光ヘッド装置
【課題】異なる３つの波長の光に対して同一の対物レンズを用いて良好な集光特性を得るための反射ミラーを備えた光ヘッド装置を提供する。
【解決手段】波長λ１の平行光３１に対して発散角を変えず反射させ、波長λ２の発散光３２に対して発散角を変えずに反射させ、さらに波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の平行光に対して発散角を変えて反射させる反射ミラー１５を備えることで、波長λ１の平行光および波長λ２の発散光に合わせて光ディスク１８のそれぞれの情報記録面１８ａ、１８ｂに良好に集光する特性を有する対物レンズ１７に対し、さらに波長λ３の平行光の発散角を調整して波長λ３の光を光ディスク１８の情報記録面１８ｃに良好に集光させる。
【解決手段】波長λ１の平行光３１に対して発散角を変えず反射させ、波長λ２の発散光３２に対して発散角を変えずに反射させ、さらに波長λ３（λ１＜λ２＜λ３）の平行光に対して発散角を変えて反射させる反射ミラー１５を備えることで、波長λ１の平行光および波長λ２の発散光に合わせて光ディスク１８のそれぞれの情報記録面１８ａ、１８ｂに良好に集光する特性を有する対物レンズ１７に対し、さらに波長λ３の平行光の発散角を調整して波長λ３の光を光ディスク１８の情報記録面１８ｃに良好に集光させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ストレージを扱う光学系として、ＣＤ、ＤＶＤ、光磁気ディスクなどの光記録媒体および、「Ｂｌｕ−ｒａｙ」（登録商標：以下ＢＤ）などの高密度光記録媒体（以下、「光ディスク」という）に情報の記録および再生（以下、「記録・再生」という。）を行う光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクの規格として、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤが広く普及している。ＢＤは、カバー層の厚さ（以下、基板厚さという）が０．１ｍｍの情報記録媒体に４０５ｎｍ波長帯の光源から出射された光を、開口数（以下、「ＮＡ」という。）０．８５の対物レンズにより集光させることで情報の記録・再生を行う。ＤＶＤは、基板厚さが０．６ｍｍの情報記録媒体に６６０ｎｍ波長帯の光源から出射された光を、ＮＡ０．６の対物レンズにより集光し、記録・再生を行う。また、ＣＤは、基板厚さが１．２ｍｍの情報記録媒体に７８５ｎｍ波長帯の光源から出射された光を、ＮＡ０．４５の対物レンズにより集光し、記録・再生を行う。
【０００３】
このように規格の異なる３つの光ディスクに対して、１つの対物レンズを用いて使用するそれぞれの波長帯の光を集光させる場合、上記のようにそれぞれの光ディスクの基板厚さの違いに起因して球面収差が発生する。このため、これら全ての規格の光ディスクの情報記録面上に適度な光のスポットサイズが得られず、規格の異なる３つの光ディスク全てに対して良好な記録・再生が実現できないという問題があった。
【０００４】
このような問題に対して、波長が異なる複数のレーザ光を発射し、１つの対物レンズを共有して光ディスクの規格に合わせてそれぞれの光ディスクの情報記録層に集光させる光ヘッド装置が報告されている（特許文献１）。とくに、特許文献１の光ヘッド装置において、例えば波長６３５ｎｍの光は、ビーム径が変化しない平行光で対物レンズに入射させることによって該対物レンズを透過した光が６３５ｎｍ用の光ディスクの情報記録面に良好に集光させるように設計される。さらに、波長７８５ｎｍの光は発散しながら進行する光として対物レンズに入射させることによって、対物レンズを透過した光が７８５ｎｍ用の光ディスクであるＣＤの情報記録面に良好に集光させる。つまり、入射する光の波長によって対物レンズに入射する光の発散状態を変えることによって、異なる波長の光に対し異なる規格の光ディスクの情報記録面に良好に集光させる設計がされている。
【０００５】
このようにして波長が異なる３つの光に対して１つの対物レンズを共有するとき、例えば、ＣＤ用、ＤＶＤ用に加えてＢＤ用の波長４０５ｎｍの光を利用する場合においてもこのような設計が適用できる。このとき、例えば、波長４０５ｎｍの光を平行光で入射させ、ＢＤの情報記録面に良好に集光できるように対物レンズが設計され、ＤＶＤ用の波長６６０ｎｍの光およびＣＤ用の波長７８５ｎｍの光の発散状態を変えて対物レンズに入射させることで、それぞれの光ディスクの情報記録面に良好に集光させることができる。
【０００６】
しかし、このように対物レンズに対して異なる波長の光の発散状態がそれぞれ異なって入射させる光ヘッド装置とする場合、各光ディスクから反射されて対物レンズを透過する信号光が集光する位置もそれぞれ異なる。このため、光ディスクで反射されたそれぞれの波長の光が集光する位置に配置する光検出器もそれぞれの波長の種類の数だけ必要となる。つまり、３つの異なる波長の光を取り扱う光ヘッド装置では、３つの光検出器を必要とするため、光学部品点数を大きく削減することができず光ヘッド装置の小型化の実現が困難であるとともに、光を検出するための電気制御部分も複雑化するという問題があった。
【０００７】
特許文献１の光ヘッド装置のように、光ディスクで反射されて対物レンズを透過する光のうち、一方の波長の光が平行光であって進行方向に焦点を結ばない無限光学系であって、他方の波長の光が収束しながら進行して光ディスクから有限の距離で焦点を結ぶ有限光学系であると、上記の理由より複数の波長の光を１つの光検出器で共有することができない。しかし、光ディスクで反射された波長が異なる複数の光がいずれも平行光となる無限光学系である場合、波長が異なる複数の光に対して１つのレンズでほぼ同じ距離に焦点が合うように集光させることができるので、これらを１つの光検出器で共有化することができる。このように、各光ディスクで反射された、ＢＤ用、ＤＶＤ用そしてＣＤ用の波長の光を平行光とする波長選択性互換素子を用いた光ヘッド装置が報告されている（特許文献２）。
【０００８】
とくに、特許文献２の光ヘッド装置に使用されている波長選択性互換素子には、ＢＤ用、ＤＶＤ用、ＣＤ用の波長の光がいずれも平行光で入射し、以下の作用によって球面収差が小さい集光特性を各光ディスクの情報記録面で得られるようにしている。波長選択性互換素子は、ＢＤ用の波長の光に対して作用せず直進透過させ、ＤＶＤ用の波長の光に対して１次回折光となる発散する光を発生させる。そして、ＣＤ用の波長の光に対して球面収差をキャンセルさせるため位相シフタで位相分布を含ませた平行光として透過させることによって、１つの対物レンズによって波長が異なるそれぞれの光に対して基板厚さが異なる各光ディスクの情報記録面に集光させる。また、各光ディスクで反射したそれぞれの波長の光は再び波長選択性互換素子を透過することによって平行光となって進行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０８−０５５３６３号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２の光ヘッド装置に用いられる波長選択性互換素子は、ＣＤ用の波長の光に対して開口制限をするために、光軸を含む位相シフタ領域の周辺部に回折格子からなる回折領域を形成している。この回折領域は、とくにＢＤ用の波長の光とＤＶＤ用の波長の光が入射したとき回折作用を発生させずに直進透過させるため、ＢＤ用の波長４０５ｎｍの光およびＤＶＤ用の波長６６０ｎｍの光に対し、この回折格子の凹凸形状の高さによって生じる位相差をそれぞれ２πの整数倍とし、一方、ＣＤ用の波長７８５ｎｍの光に対して直進透過する０次回折光をほぼゼロとし±１次回折光を最大とすることで開口制限機能を発生している。
【００１１】
しかしながら、この回折格子の高さによって生じる位相差を２πの整数倍となるように設計して整数の値が大きくなると、設計した波長から変動した波長の光が入射したとき０次回折効率（直進透過率）も変動する。設計した波長に対してこのように揺らぎが生じる原因としては、例えば使用温度の変化によって、光源となる半導体レーザから発振する光の波長が変化したり、半導体レーザなどの素子毎の製造ばらつきが発生したりすることに起因する。例えば、引用文献２の波長選択性互換素子の回折領域を直進透過するＢＤ用の波長の光およびＤＶＤ用の波長の光はほぼ１００％となるように設計されていても、波長の変動によって±１次回折光が発生すると、ＢＤおよびＤＶＤに集光する光量が少なくなるだけでなく、発生した±１次回折光によって集光特性を劣化させ、情報の記録・再生品質が低下する原因となることがある。また、この回折領域を直進透過するＣＤ用の波長の光はほぼ０％となるように設計されていても、波長の変動によって０次回折光（直進透過光）が発生すると、開口制限の精度が低下し回折領域を直進透過した光が球面収差を発生してＣＤに集光されるため、情報の記録・再生品質が低下するという問題があった。
【００１２】
本発明は上述の実情に鑑み、複数の波長の光を用い、これらの光に対応するそれぞれの光ディスクを用いる光ヘッド装置において、光ディスクで反射された光が平行光となるように光の発散状態を制御する機能を有する光学部品を具備することで、複数の波長の光に対して１つの光検出器を共有化できるとともに、使用する光の波長変動に対して光学特性の変化による情報の記録・再生品質が安定した光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明は、以上の点を鑑みてなされたものであって、１つ以上の光源と、前記光源から出射する波長λ１の光、波長λ２の光および波長λ３の光（λ１＜λ２＜λ３）を反射する反射ミラーと、前記反射ミラーで反射された前記波長λ１の光、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光の共通の光路中に配される対物レンズと、光ディスクで反射された前記波長λ１の光、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光を受光する１つ以上の受光素子と、を備えた光ヘッド装置であって、前記反射ミラーは、入射する前記波長λ１の光に対して発散角を変えずに反射し、入射する前記波長λ２の光および波長λ３の光のうち少なくとも一方の光に対して発散角を変えて反射する光ヘッド装置を提供する。
【００１４】
また、前記反射ミラーは、光が入射する順に第１の反射層と第２の反射層を有し、前記第１の反射層は、前記波長λ１の光および前記波長λ２の光をいずれも発散角を変えずに反射させるとともに、前記波長λ３の光を透過させる光学多層膜からなるダイクロイックミラーを有し、前記第２の反射層は、前記波長λ３の光の発散角が大きくなるように反射させる、断面がフレネルレンズ形状である凹凸部と、前記凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１５】
また、前記第１の反射層は、透明基板と前記ダイクロイックミラーからなる上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１６】
前記透明基板は、光が入射および出射する異なる２つの入出射面を有し、前記ダイクロイックミラー面と２つの前記入出射面とがなす角度が約４５°、２つの前記入出射面がなす角度が約９０°である上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１７】
また、前記第２の反射層は、前記波長λ３の光のうち第１の直線偏光の光に対して発散角を変えずに反射させ、前記第１の直線偏光の光と直交する第２の直線偏光の光に対して発散角を変えて反射する上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１８】
また、前記第２の反射層は、少なくとも波長λ３の光を反射する平坦な反射部と、前記反射部の上に前記凹凸部とを有し、前記凹凸部は、前記波長λ３の光に対して常光屈折率ｎｏ、異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）となる複屈折性材料からなり、前記凹凸部の少なくとも凹部にｎｏまたはｎｅに略等しい透明材料が形成される上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１９】
また、前記第２の反射層は、光が入射する順に、少なくとも波長λ３の光のうち前記第１の直線偏光の光を反射し前記第２の直線偏光の光を透過する偏光ビームスプリッタと、前記凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する上記の光ヘッド装置を提供する。
【００２０】
また、前記反射ミラーは、光が入射する順に第１の反射層と第２の反射層と第３の反射層を有し、前記第１の反射層は、前記波長λ１の光に対して発散角を変えずに反射させるとともに、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光をいずれも透過させる光学多層膜からなる第１のダイクロイックミラーを有し、前記第２の反射層は、断面がフレネルレンズ形状である第１の凹凸部と、前記第１の凹凸部の凹凸面に前記波長λ２の波長の光を反射させるとともに、前記波長λ３の光を透過させる光学多層膜からなる第２のダイクロイックミラーを有し、前記第３の反射層は、断面がフレネルレンズ形状である第２の凹凸部と、前記第１の凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する上記の光ヘッド装置を提供する。
【００２１】
また、前記第２の反射層は、前記第１の反射層側に、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光のうち第１の直線偏光を反射し、前記第１の直線偏光と直交する前記第２の直線偏光を透過する偏光ビームスプリッタを備える上記の光ヘッド装置を提供する。
【００２２】
さらに、前記波長λ１は波長３８５〜４２０ｎｍの４０５ｎｍ波長帯であり、前記波長λ２は波長６４０〜６７５ｎｍの６６０ｎｍ波長帯であり、さらに前記波長λ３は波長７７０〜８００ｎｍの７８５ｎｍ波長帯である上記の光ヘッド装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、複数の波長の光を用い、これらの光に対応するそれぞれの光ディスクの記録・再生を行う光ヘッド装置において、入射する光の波長によってその発散状態を変える機能と光ディスク方向に偏向させる機能を併せ持つ反射ミラーを用い、とくに光ディスクから反射されたこれらの光を反射ミラーによって平行光とすることで複数の波長に対して１つの光検出器を共有化でき、光ヘッド装置の小型化を実現できる。さらに、設計波長に対して変動した波長の光に対して光学特性が安定した反射ミラーであるので、１つの対物レンズを共有して情報の記録・再生品質が安定した光ヘッド装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態に係る光ヘッド装置の構成例を示す模式図
【図２】光の発散角を定義するための模式図
【図３】第１の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの反射作用を示す模式図
【図４】第１の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの構成を示す断面模式図
【図５】第１の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの具体的構成を示す断面模式図
【図６】反射ミラーの凹凸部で反射した光の光路長の分布を示すグラフ
【図７】反射ミラーの凹凸部に入射した光および反射した光の発散状態を示す模式図
【図８】ブレーズ形状および擬似ブレーズ形状の深さの定義を示す模式図
【図９】第２の実施形態に係る光ヘッド装置の構成例を示す模式図
【図１０】第２の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーにより光の反射作用を示す模式図
【図１１】第２の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの構成および入射する光の様子を示す模式図
【図１２】第２の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの具体的構成を示す断面模式図
【図１３】第３の実施形態に係る光ヘッド装置の構成例を示す模式図
【図１４】第３の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの反射作用を示す模式図
【図１５】第３の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの具体的構成を示す断面模式図
【図１６】第４の実施形態に係る光ヘッド装置の構成例を示す模式図
【図１７】第４の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの反射作用を示す模式図
【図１８】第４の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの具体的構成を示す断面模式図
【図１９】第４の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーにより光の反射作用を示す模式図
【図２０】実施例１に係るダイクロイックミラーに入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２１】実施例２に係るダイクロイックミラーに入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２２】実施例３に係るダイクロイックミラーに入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２３】実施例５に係るビームスプリッタ層に入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２４】実施例６に係る第１のダイクロイックミラーに入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２５】実施例６に係る第２のダイクロイックミラーに入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２６】実施例７に係るビームスプリッタ層に入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る光ヘッド装置１０の概念的な構成を示す模式図である。光ヘッド装置１０は、波長λ１の光を出射する光源１１ａと、波長λ２の光および波長λ３の光を出射するモノシリックタイプの光源１１ｂを備えている。光源１１ａおよび光源１１ｂから出射した光は光ディスク１８に到達し、光源１１ａから出射し光ディスク１８で反射された光は光検出器２０ａに、光源１１ｂから出射し光ディスク１８で反射された光は光検出器２０ｂに到達する。これらの光源から出射される光の光路を図１では点線で示し、以下、光源から光ディスクに至るまでの光路を「往路」とし、光ディスクから光検出器に至るまでの光路を「復路」として説明する。なお、各波長の長さは、λ１＜λ２＜λ３の関係を有する。とくに、後述する４０５ｎｍ波長帯は、波長３８５〜４２０ｎｍ、６６０ｎｍ波長帯は、波長６４０〜６７５ｎｍ、７８５ｎｍ波長帯は、波長７７０〜８００ｎｍとする。
【００２６】
光源１１ａから出射した波長λ１の光は、カップリングレンズ１２ａによって後述する平行に進行する光（以下、平行光という）となる。カップリングレンズ１２ａを透過した平行光は、偏光ビームスプリッタ１３ａおよびダイクロイックミラー１４を透過し、反射ミラー１５で光ディスク１８の方向へ反射される。反射ミラー１５から光ディスク１８に至る光路中には、入射する光の波長に対して１／４の位相差を与える１／４波長板１６および対物レンズ１７がこの順番で配置され、光ディスク１８の情報記録面には円偏光の光となって集光される。なお、ここで、ダイクロイックミラー１４は、波長λ１の光は透過し、波長λ２の光および波長λ３の光は反射する機能を有する。波長λ１の光は、光ディスク１８で反射されて往路とは逆回りの円偏光の光となって対物レンズ１７、１／４波長板１６の順に透過し、往路の直線偏光の光と直交する直線偏光の光となって反射ミラー１５で反射される。そしてダイクロイックミラー１４を透過し、偏光ビームスプリッタ１３ａで反射され、カップリングレンズ１９ａを透過し光検出器２０ａに到達する。また、図示しないが、各光源から出射した光のビーム径を制御するための開口制限機能を有する光学素子を備えてもよい。
【００２７】
光源１１ｂから出射した波長λ２の光および波長λ３の光は、カップリングレンズ１２ｂによって発散角が変えられた光となって進行する。図２は、光の発散角（状態）について定義するための模式図である。図２（ａ）は、光２１がＸ方向に発散しながら進行する様子を光軸に沿った断面で示す模式図であり、図２（ｂ）は、光軸上の点Ｃ１を含み光軸と直交し直線Ａ−Ａ´に沿った平面（Ｙ−Ｚ面）を示す模式図、図２（ｃ）は、点Ｃ１と異なる光軸上の点Ｃ２を含み光軸と直交し直線Ｂ−Ｂ´に沿った平面（Ｙ−Ｚ面）を示す模式図である。
【００２８】
ここで、発散角とは、光軸と進行方向に連続（直線）的に変化する光の軌道とがなす角度であり、とくに光学系の瞳（レンズ）の最外周部分を通過する光の軌道とがなす角度のことをいう。ここで、光軸と直交する平面における光強度分布は光軸が最大の光強度となるガウシアン分布であって、光軸における光強度を１としたとき、光の半径は、光軸を基点として１／ｅ２の光強度となる距離として定義する。また、ビーム径はこの光の半径の２倍の距離に相当する。なお、このビーム径を有する領域を「有効領域」と定義し、この有効領域は光学系の瞳（レンズ）の領域よりも大きく設計されてもよい。
【００２９】
図２は、光の発散角について説明するための模式図であって、ここでは簡単のため、光学系の瞳（レンズ）の最外周部分を通過する光が有効領域の最外周部分と一致するものとして説明する。光軸と直交し直線Ａ−Ａ´に沿った平面における光の半径をＲ１とし、光軸（点Ｃ１）からＲ１の距離となる＋Ｚ方向の点を点Ｐ１とする。そして、光軸と直交し直線Ｂ−Ｂ´に沿った平面における光の半径をＲ２とし、光軸（点Ｃ２）からＲ２の距離となる＋Ｚ方向の点を点Ｐ２とする。このとき、光は＋Ｘ方向（点Ｃ１から点Ｃ２の方向へ）に進行するものと考えると、光軸（直線Ｃ１−Ｃ２）と直線Ｐ１−Ｐ２とがなす角度θを発散角という。
【００３０】
なお、図２（ａ）では、直線Ｂ−Ｂ´に沿った平面において＋Ｚ方向に距離Ｒ１となる点を点Ｐ´とし、直線Ｐ１−Ｐ１´と、直線Ｐ１−Ｐ２との角度をθ（＝発散角）としているが、意味は同じである。発散角θの符号は、光が拡散しながら進行する場合プラス（＋）であって、光が収束しながら進行する場合はマイナス（−）である。例えば、図２（ａ）の光が、−Ｘ方向に進行する場合、発散角は−θとなる。なお、発散角θ＞０であるとき光は「発散状態」、θ＜０であるとき光は「収束状態」と表現する。また、平行光は、θ＝０であるので、「発散状態」でも「収束状態」でもない。さらに「発散状態」となる光を「発散光」、「収束状態」となる光を「収束光」として説明する。
【００３１】
ここで、図１の光ヘッド装置１０において、カップリングレンズ１２ｂを出射する波長λ２の光および波長λ３の光は、発散角θ＞０の値で進行するように調整される。カップリングレンズ１２ｂを出射したこれらの波長の光は、偏光ビームスプリッタ１３ｂおよびダイクロイックミラー１４を反射し、さらに反射ミラー１５で反射して光ディスク１８の方向へ進行する。光ディスク１８で反射された復路の光は、往路の直線偏光の光と直交する直線偏光の光となって再び反射ミラー１５およびダイクロイックミラー１４で反射され、偏光ビームスプリッタ１３ｂおよびカップリングレンズ１９ｂを直進透過し光検出器２０ｂに到達する。このとき、後述するように、復路の光は反射ミラー１５によって各波長の光の発散角を調整することができるので、波長λ２の光および波長λ３の光いずれも１つの光検出器２０ｂを共有することができる。
【００３２】
光検出器２０ａおよび２０ｂでは、光ディスク１８の情報記録面に記録された情報の再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などが検出される。なお、光ヘッド装置１０は、検出されたフォーカスエラー信号に基づいて対物レンズ１７を光軸方向に制御する図示しないフォーカスサーボと、トラッキングエラー信号に基づいて対物レンズ１７を光軸に対して垂直方向に制御する図示しないトラッキングサーボと、を備える。
【００３３】
次に、本実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラーの構成について説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、反射ミラー１５の作用を説明するための模式図であり、図１の光ヘッド装置１０のうち、反射ミラー１５、対物レンズ１７および光ディスク１８のみを取り上げ、またそれぞれの波長の光の入射および反射の様子も併せて示すものである。なお、ここでは１／４波長板は図示せずに省略している。また、光ディスク１８は、波長の異なる３つの光に対応する３つの規格の光ディスクについて模式的に示すものであり、波長λ１に対応する光ディスクの情報記録面を１８ａ、波長λ２に対応する光ディスクの情報記録面を１８ｂ、波長λ３に対応する光ディスクの情報記録面を１８ｃに示す。また、図３（ａ）に実線で波長λ１の光３１の集光の様子を示し、図３（ｂ）に実線で波長λ２の光３２、点線で波長λ３の光３３の集光の様子を示す。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）の一点鎖線は各波長の光に共通する光軸を示す。
【００３４】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように波長λ１の光、波長λ２の光および波長λ３の光は光軸が反射ミラー１５に対して約４５°の角度をなして入射する。まず、図３（ａ）に示すように、反射ミラー１５は、波長λ１の平行光に対して光の発散角を変えずに、つまり平行光のままＺ方向に反射して対物レンズ１７へ進行する。また、ここで対物レンズ１７は、波長λ１の平行光が入射するときに情報記録面１８ａに集光されるように設計されている。このため、反射ミラー１５は、平行光（発散角θ１＝０）で入射する波長λ１の光３１に対して発散角を変えないよう平行光のまま反射させる機能を有する。
【００３５】
一方、図３（ｂ）に示すように、波長λ２の光３２は、発散角θ２＞０となる発散光で反射ミラー１５に入射し、そして反射ミラー１５で反射されるが、発散角を変えないまま対物レンズ１７に入射する。また、波長λ２の光３２の発散角θ２は、波長λ２の光３２に対する対物レンズ１７の球面収差を低減するために図１のカップリングレンズ１２ｂによって最適化されている。また、前述のように光路中に開口制御機能を有する光学素子を配置して調整してもよい。そのため、特定の発散角θ２で対物レンズ１７に入射する波長λ２の光３２は、情報記録面１８ｂに集光する。
【００３６】
また、波長λ３の光３３も同様にカップリングレンズ１２ｂによって発散光となって反射ミラー１５に入射する。反射ミラー１５は、入射する波長λ３の光３３に対して、入射する光の発散角θ３よりも反射して対物レンズ１７側に進行する光の発散角θ３´が大きくなるように作用する。反射ミラー１５に入射する波長λ３の光３３の発散角θ３は、光源１１ｂの出射角とカップリングレンズ１２ｂによって決定されるが、カップリングレンズ１２ｂは波長λ２の光３２の発散角θ２を最適化するように調整されている。そのため、波長λ３の光３３に対しては、カップリングレンズ１２ｂとは別の方法で発散角の調整をする方が、波長λ３の光３３に対する対物レンズでの球面収差を抑制するのに都合がよい。本実施形態では、反射ミラー１５は、波長λ３の光３３に対して発散角を大きくして（θ３＜θ３´）反射する作用を有しているため、球面収差を低減するとともに対物レンズ１７によって情報記録面１８ｃに集光される。
【００３７】
次に、本実施形態の光ヘッド装置にかかる反射ミラー１５の具体的構成の一例について図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）の反射ミラー４０ａは、光が入射する方から順に第１の反射層４１ａと第２の反射層４２ａが積層されてなる。このように反射ミラー４０ａの光入射面が、光入射方向（Ｘ方向またはＺ方向）に対して約４５°の角度をなすように設定されているとき、第１の反射層４１ａは、Ｘ方向から入射する波長λ１の光と波長λ２の光をＺ方向へ反射し、Ｘ方向から入射する波長λ３の光を直進透過する機能を有する。一方、第２の反射層４２ａはＸ方向から入射する波長λ３の光をＺ方向に反射する機能を有する。同様に、第１の反射層４１ａは、Ｚ方向から入射する波長λ１の光と波長λ２の光をＸ方向へ反射し、Ｚ方向から入射する波長λ３の光を直進透過する機能を有し、第２の反射層４２ａはＺ方向から入射する波長λ３の光をＸ方向に反射する機能を有する。
【００３８】
図４（ｂ）に示す反射ミラー４０ｂは、第１の反射層４１ｂと第２の反射層４２ｂおよび４２ｃとが透明基板４３に接着された構造からなる。このように反射ミラー４０ｂの光入射面（第１の反射層４１ｂ）が、光入射方向（Ｘ方向またはＺ方向）に対して約４５°の角度をなすように設定されているとき、第１の反射層４１ｂは、Ｘ方向から入射する波長λ１の光および波長λ２の光をＺ方向へ反射し、Ｘ方向から入射する波長λ３の光を直進透過する機能を有する。また、第２の反射層４２ｂおよび４２ｃは波長λ３の光を反射する機能を有する。第２の反射層４２ｂは、Ｘ方向から入射する波長λ３の光を第２の反射層４２ｃの方向へ反射し、さらに第２の反射層４２ｃで反射してＺ方向に向けて進行させる。また、Ｚ方向から入射する波長λ１、波長λ２および波長λ３の光が反射してＸ方向に向けて進行させる場合、それぞれの波長の光は、上記と逆の経路を辿って進行する。
【００３９】
第１の反射層４１ａおよび４１ｂは具体的に、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなるダイクロイックミラーを用いることができる。また、第２の反射層４２ａ、４２ｂおよび４２ｃとしては、球面形状をしたミラー、反射型の回折格子の形状を有する回折素子（回折レンズ）を用いることができる。
【００４０】
図４（ａ）に示す反射ミラー４０ａの具体的な構成例として、図５（ａ）、図５（ｂ）および図５（ｃ）それぞれに反射ミラー５０ａ、５０ｂおよび５０ｃの断面模式図を示す。反射ミラー５０ａは、透明基板５２ａの片面に波長λ１の光および波長λ２の光を反射し、波長λ３の光を透過するダイクロイックミラー５１ａが成膜されている。そして、透明基板５２ａの他方の面には波長λ３の光の発散角を変化させる凹凸部５３ａと、凹凸部５３ａの凹凸面に反射部５４ａが形成されてなる、反射型の回折格子構造を有している。回折格子構造とする場合、後述する回折レンズ形状とし、とくに波長λ３の光が入射したとき、入射光の発散角θ３に対して反射した波長λ３の光の発散角θ３´（θ３＜θ３´）を大きくして反射させる凹レンズの機能を有するとよい。また、図４（ａ）の第１の反射層４１ａは、ダイクロイックミラー５１ａに相当するが、透明基板５２ａを含んでもよい。さらに、図４（ａ）の第２の反射層４２ａは、凹凸部５３ａと反射部５４ａから構成される部分に相当するが、透明基板５２ａを含んでもよい。また、凹凸部５３ａは透明基板５２ａと同一材料であって、透明基板５２ａを加工して形成されものであってもよい。
【００４１】
反射ミラー５０ｂは、透明基板５２ｂの片面に波長λ１の光および波長λ２の光を反射し、波長λ３の光を透過するダイクロイックミラー５１ｂが成膜されている。また、基板５６ｂには回折格子となる凹凸部５３ｂと凹凸部５３ｂの凹凸面に反射部５４ｂが形成されてなる、反射型の回折格子構造を有している。回折格子構造とする場合、凹凸部５３ａと同様に凹レンズの機能を有するとよい。そしてダイクロイックミラー５１ｂと反射部５４ｂを凹凸の少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤５５ｂで一体化される。接着剤としては、ＵＶ硬化型や熱硬化型の接着剤を使用することができる。また、図４（ａ）の第１の反射層４１ａは、ダイクロイックミラー５１ｂに相当するが、透明基板５２ｂを含んでもよい。さらに、図４（ａ）の第２の反射層４２ａは、凹凸部５３ｂと反射部５４ｂから構成される部分に相当するが、接着剤５５ｂや基板５６ｂを含んでもよい。なお、基板５６ｂは光が入射しないので透明でなくてもよい。また、凹凸部５３ｂは基板５６ｂと同一材料であって、基板５６ｂを加工して形成されものであってもよい。また、反射部５４ｂは、凹凸部５３ｂの凹凸面に形成されているが、接着剤５５ｂの屈折率と凹凸部５３ｂの屈折率とが異なる組み合わせとして、反射部５４に相当する反射機能を基板５６ｂ面に形成してもよい。
【００４２】
反射ミラー５０ｃは、反射ミラー５０ｂに含まれる平坦な透明基板５２ｂの代わりに断面が直角二等辺三角形となる三角柱の形状を有する透明基板５２ｃを備えるものである。そして、この直角二等辺三角形のうち辺の長さが最も長い辺を有する面上に波長λ１の光および波長λ２の光を反射し、波長λ３の光を透過するダイクロイックミラー５１ｃが成膜されている。透明基板５２ｃは光入出面５７ａ、５７ｂを有し、光（光軸）は、この入出射面５７ａの法線方向に平行する方向に入射したり反射して出射したりする。このようにすると、反射ミラー５０ｃに入射する前や出射した後の媒質の屈折率と透明基板５３ｃの屈折率との差があってもダイクロイックミラー５１ｃ面への光の入射角度を約４５°とすることができる。なお、入射する光を９０°偏向させるように反射する場合は断面が直角三角形としたが、９０°とは異なる角度に偏向させる場合は適宜、透明基板５２ｃの形状を変えてもよい。その場合、二等辺三角形の底辺上にダイクロイックミラー５１ｃに相当する膜が形成されていればよい。
【００４３】
また、基板５６ｃには回折格子となる凹凸部５３ｃと凹凸部５３ｃの凹凸面に反射部５４ｃが形成されてなる、反射型の回折格子構造を有している。回折格子構造とする場合、凹凸部５３ｂと同様に凹レンズの機能を有するとよい。そしてダイクロイックミラー５１ｃと反射部５４ｃを凹凸の少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤５５ｃで一体化される。接着剤としては、ＵＶ硬化型や熱硬化型の接着剤を使用することができる。また、図４（ａ）の第１の反射層４１ａは、ダイクロイックミラー５１ｃと透明基板５２ｃからなる。さらに、図４（ａ）の第２の反射層４２ａは、凹凸部５３ｃと反射部５４ｃから構成される部分に相当するが、接着剤５５ｃや基板５６ｃを含んでもよい。なお、基板５６ｃは光が入射しないので透明でなくてもよい。また、凹凸部５３ｃは基板５６ｃと同一材料であって、基板５２ｃを加工して形成されものであってもよい。また、反射部５４ｃは、凹凸部５３ｃの凹凸面に形成されているが、接着剤５５ｃの屈折率と凹凸部５３ｃの屈折率とが異なる組み合わせとして、反射部５４に相当する反射機能を基板５６ｃ面に形成してもよい。
【００４４】
次に反射型の回折レンズの形状について反射ミラー５０ａを用いて説明する。凹凸部５３ａの凹凸面は、入射する光が発散角を変えて反射されるような形状を有する。そして、光が例えば入射角４５°のように凹凸面に対して斜め方向から入射するので、凹凸部５３ａで反射された光の強度分布が大きく乱れないように、凹凸面の形状は、光軸を中心としたとき非対称となる形状となる。これは、入射する光を垂直方向に偏向させるために入射角度が約４５°となるように配置しているため、反射した光の光軸と垂直となる断面形状が、円形から歪んだ形状が大きな非対称性とならないようにするためである。
【００４５】
次に、例として、反射ミラー５０ａの凹凸部５３ａのブレーズ（鋸歯）形状について説明する。反射ミラー５０ａに入射する平面波の波面において、光軸より座標（ｘ，ｙ）の位置を反射する光線の光路長差ＯＰＤ（ｘ，ｙ）は、
ＯＰＤ（ｘ，ｙ）＝ａｘ２＋ｂｘｙ＋ｃｙ２＋ｄｘ３＋・・・ ・・・ （１）
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，・・・；定数
の関数を満たすようにする。なお、入射する波長λ３の光が所望の発散角に変わるように反射させるために、上記の各定数を決める。
【００４６】
ここで、図６（ａ）は、反射した光の発散角が変わるとともに光軸と垂直となる光の断面形状が大きな非対称性とならないようにしたとき、光軸を含む断面における光路長差を符号αで示した曲線の例である。例えば、横軸をＸ軸方向としたとき、縦軸は光路長差ＯＰＤを入射光の波長λ３を単位として表記したものである。そして、波長λ３の入射光に対して、λ３の整数倍の光路長差を有し反射部で反射する波面は同等を見なすことができる。図６（ｂ）は、図６（ａ）のαで示すグラフ（光路長差）を波長λ３間隔で分割して光路長差をゼロの面に投影した光路長差を示すグラフであり、グラフαと実質的に同等である。そして、グラフβで示される光路長差は、全てλ３以内であり、これを反映させて断面が鋸歯状となっているものである。また、反射ミラー５０ａで反射された光の発散状態はこの符号αの曲線の状態に依存するので、反射した波長λ３の光が所望の発散角となるように調整し、それに合わせて図６（ｂ）に示す曲線βのように凹凸の隣り合う頂点（山や谷同士）の間隔を設計するとよい。また、この曲線βのような分布を有する形状をフレネルレンズ形状として説明する。
【００４７】
図７は、このような光路長差の分布を有するフレネルレンズ形状の凹凸（ミラー）面５８に、入射する波長λ３の光５９ａが、入射面に対して４５°方向に進行して反射するときの光５９ｂの例を示す模式図である。また、点線および一点鎖線は、光線を追跡した線であって、凹凸面５８に入射する各部分においてそれぞれ回折角を変えて反射させる。このように、反射ミラーは、式（１）を用いて求めた光路長の分布によって、反射した光の発散角を調整できるように各定数を決定するとよく、凹凸部の反射作用に加え、凹レンズとしての機能を合わせ持つことができる。
【００４８】
また、フレネルレンズ形状となる凹凸部の断面はブレーズ形状に限らず、ブレーズ形状を階段状に近似した疑似ブレーズ形状であってもよい。図８は、ブレーズ形状と疑似ブレーズ形状の深さｄとステップ数Ｎとの関係を説明する模式図である。図８（ａ）は、ブレーズ形状の断面模式図であって、ブレーズ形状の深さをｄとしたものである。図８（ｂ）は、図８（ａ）のブレーズ形状に相当する疑似ブレーズ形状を示すものである。ここで、図８（ｂ）に示すように、擬似ブレーズ形状に加工するときの凹凸部の物理的な厚さｄ´は、ステップ数Ｎの場合、ｄ×（Ｎ−１）／Ｎに相当する。なお、ステップ数は、凹凸部の断面の１つの周期において異なる段差の数を示すものであり、１つのステップの幅は１つの周期においていずれも同じものである。このような疑似ブレーズ形状は、例えば、フォトリソグラフィおよびエッチング加工の一連の工程を繰り返すことで作製することができる。
【００４９】
このような機能をもつ反射ミラー１５を光ヘッド装置１０に配置することで、３つの異なる波長λ１、λ２およびλ３それぞれの光に対して、一つの対物レンズに入射する光の発散角を調整することができる。そして、各波長に対応する光ディスク１８の情報記録面１８ａ、１８ｂおよび１８ｃにそれぞれ良好に集光させることができ、規格の異なる光ディスクの記録・再生の互換性ができるとともに高品質の光ヘッド装置を実現することができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図９は、本実施形態にかかる光ヘッド装置６０の概念的な構成を示す模式図である。第１の実施形態にかかる光ヘッド装置１０と異なるのは、波長λ２の光を出射する光源６１ｂと波長λ３の光を出射する光源６１ｃを配置したものであり、それに対応してそれぞれカップリングレンズ６２ｂとカップリングレンズ６２ｃを配置しているところである。また、偏光ビームスプリッタ６３ｂは波長λ２の光のうち往路の光を反射し、復路の光を透過する。偏光ビームスプリッタ６３ｃは波長λ３の光のうち往路の光を反射するとともに復路の光を透過し、波長λ２の光のうち往路および復路の光いずれも透過する機能を有する。また、光ヘッド装置６０において光ヘッド装置１０と同じ機能を有するものは同じ番号を付して説明の重複を避ける。
【００５１】
光源６１ｂから出射した波長λ２の光は、カップリングレンズ６２ｂによって発散角が変えられた発散光（発散角＞０）となって進行する。カップリングレンズ６２ｂを出射した波長λ２の発散光は、偏光ビームスプリッタ６３ｂで反射され、偏光ビームスプリッタ６３ｃを透過し、ダイクロイックミラー１４を反射し、さらに反射ミラー６５で反射して光ディスク１８に進行する。光ディスク１８で反射された復路の光は、往路の直線偏光の光と直交する直線偏光の光となって再び反射ミラー６５およびダイクロイックミラー１４で反射され、偏光ビームスプリッタ６３ｃ、偏光ビームスプリッタ６３ｂおよびカップリングレンズ１９ｂを透過し光検出器２０ｂに到達する。
【００５２】
また、光源６１ｃから出射した波長λ３の光は、カップリングレンズ６２ｃによって発散角が変えられた発散光（発散角＞０）となって進行する。カップリングレンズ６２ｃを出射した光は、偏光ビームスプリッタ６３ｃで反射され、ダイクロイックミラー１４を反射し、さらに反射ミラー６５で反射して光ディスク１８に進行する。光ディスク１８で反射された復路の光は、往路の直線偏光と直交する直線偏光の光となって再び反射ミラー６５およびダイクロイックミラー１４で反射され、偏光ビームスプリッタ６３ｃ、偏光ビームスプリッタ６３ｂおよびカップリングレンズ１９ｂを透過し光検出器２０ｂに到達する。
【００５３】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、本実施形態にかかる反射ミラー６５の作用を説明するための模式図であり、図９の光ヘッド装置６０のうち、反射ミラー６５、対物レンズ１７および光ディスク１８のみを取り上げ、またそれぞれの波長の光の入射および反射の様子も併せて示すものである。なお、１／４波長板は図示せずに省略している。また、図１０（ａ）は波長λ２の光７２の集光の様子を示すものである。図１０（ｂ）は波長λ３の光の様子を示すものであって、実線は往路の光および復路うち光ディスク１８から反射ミラー６５までの光７３ａ、点線は復路の光のうち反射ミラー６５を反射する光７３ｂを示す。
【００５４】
波長λ１の光に対しては、第１の実施形態と同様に（図示しない）平行光が反射ミラー６５に入射し、対物レンズ１７の光軸の方向へ平行光のまま進行する。一方、波長λ２の光は発散光であって、反射ミラー６５で反射され発散角を変えないまま対物レンズ１７に入射する。また、波長λ２の光７２の発散角は、波長λ２の光７２に対する対物レンズ１７の球面収差を低減するために図９のカップリングレンズ６２ｂによって最適化されている。そのため、特定の発散角で対物レンズ１７に入射する波長λ２の光７２は、情報記録面１８ｂに集光する。また、図示しないが、各光源から出射した光のビーム径を制御するための開口制限機能を有する光学素子を備えてもよい。
【００５５】
また、波長λ３の光７３ａも同様にカップリングレンズ６２ｃによって発散光となって反射ミラー６５に入射する。また、反射ミラー６５に入射する波長λ３の往路の光７３ａの偏光状態は、図１０（ｂ）において特定の偏光方向を有する。ここでは、この偏光方向をＹ方向に振動する直線偏光（＝Ｓ偏光）とし、Ｓ偏光で入射する波長λ３の光は発散角を変えないまま反射し対物レンズ１７の光軸に沿って進行し、対物レンズ１７によって情報記録面１８ｃに集光する。一方、光ディスク１８で反射された光は、図示しない１／４波長板を透過してＸ方向の直線偏光の光となって反射ミラー６５に入射する。なお、ここではＺ方向に進行する光のうちＸ方向の直線偏光の光およびＸ方向に進行する光のうちＺ方向に振動する直線偏光の光をＰ偏光とする。反射ミラー６５にＳ偏光で入射して反射する復路の光７３ｂは、入射する収束光（発散角＜０）よりも大きい発散角を有する収束光となって進行する。以下の実施形態においてもとくに説明が無い場合、Ｓ偏光およびＰ偏光は上記の偏光状態であるとする。
【００５６】
このように入射する光の偏光状態によって発散角が異なる機能を有する反射ミラー６５を用いると、往路の波長λ３の光７３ａの発散角と復路の波長λ３の光７３ｂの発散角を異ならせることができ、波長λ３の光に合わせて集光位置を設定した光検出器２０ｂの位置に波長λ３の光も集光できるように調整することができる。なお、波長λ３の光に対する反射ミラー６５の機能は、Ｐ偏光の入射光で発散角を変えず、Ｓ偏光の入射光で発散角を変える機能を有するものであってもよい。
【００５７】
本実施形態の光ヘッド装置にかかる反射ミラー６５の具体的構成の一例について図１１（ａ）および図１１（ｂ）の断面模式図を用いて説明する。また、図１１には、反射ミラー８０ａおよび８０ｂに対して、入射するＰ偏光およびＳ偏光の具体的な透過／反射機能を模式的に示す。図１１（ａ）の反射ミラー８０ａは、光が入射する順に第１の反射層８１ａと第２の反射層８２ｂとが積層された構成を有する。まず、第１の反射層８１ａは、波長λ１の光および波長λ２の光を反射し、波長λ３の光を透過する。そして、第２の反射層８２ａは、波長λ３の光のうち第１の直線偏光の光は発散角を変えずに反射させ、第１の直線偏光の光と直交する第２の直線偏光の光は発散角を変えて反射させる機能を有する。なお、以下、第１の直線偏光の光をＳ偏光、第２の直線偏光の光をＰ偏光として説明するが、第１の直線偏光の光がＰ偏光、第２の直線偏光の光がＳ偏光であってもよい。
【００５８】
また、図１１（ｂ）の反射ミラー８０ｂは、反射ミラー８０ａの第１の反射層８１ａと同じ機能を有する第１の反射層８１ｂを有する。そして、反射ミラー８０ａの第２の反射層８２ａと同じ機能を有する第２の反射層８２ｂを有する。第２の反射層８２ｂは、第１の反射層８１ｂと接する偏光ビームスプリッタ層８４ｂと、偏光変換反射層８５ｂと、８６ｂとが三角柱の形状となる透明基板８３ｂに接着されて構成されている。偏光変換反射層８５ｂ、８６ｂは、１／４波長板８７ｂと光の発散角を変えるミラー層８８ｂまたは８９ｂが積層されてなる。また、偏光変換反射層８５ｂ、８６ｂは、三角柱の形状となる透明基板８３ｂの側面のうち直角となる面にそれぞれ配置され、偏光ビームスプリッタ層８４ｂはもう一つの面に配置され、光の進行方向に対して約４５°の角度をなしているものとする。なお、１／４波長板８７ｂは、少なくとも入射する波長λ３の光に対して機能していればよい。
【００５９】
ここで、偏光ビームスプリッタ層８４ｂは、波長λ３のＳ偏光を反射させＰ偏光を透過させる機能を有する。Ｘ方向に進行する波長λ３のＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ層８４ｂで発散角を変えずに反射する。一方、（光ディスクで反射されて）Ｚ方向から入射する波長λ３の復路のＰ偏光は、ビームスプリッタ層８４ｂを透過する。透過したＰ偏光は偏光変換反射層８６ｂに入射する。そして、１／４波長板８７ｂで円偏光となってミラー層８９ｂで反射され、再び１／４波長板８７ｂによってＳ偏光に変換され、ビームスプリッタ層８４ｂで反射されて偏光変換反射層８５ｂ側に進行する。偏光変換反射層８５ｂに入射するＰ偏光は、１／４波長板８７ｂで円偏光の光となってミラー層８８ｂで反射され、再び１／４波長板８７ｂによってＰ偏光に変換される。Ｐ偏光に変換された光は、偏光ビームスプリッタ層８４ｂおよび第１の反射層８１ｂを直進透過する。このとき、反射ミラー層８８ｂと反射ミラー層８９ｂの少なくとも一方で、発散角を変化させる作用が発生するように構成される。
【００６０】
反射ミラー８０ａの第１の反射層８１ａおよび８１ｂは、具体的に、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなるダイクロイックミラーを用いることができる。また、第２の反射層８２ａとしては、波長λ３の光で入射するＳ偏光を反射しＰ偏光を透過させる偏光ビームスプリッタと反射型の回折素子とを組み合わせたもの、複屈折性材料により形成された透過型回折格子と少なくとも波長λ３の光を反射するミラーを組み合わせたもの、そして、波長λ３の光のうちＰ偏光を回折して反射し、Ｓ偏光を透過させる機能を有する反射型回折素子と透過するＳ偏光の光を反射するミラーを組み合わせたもの、などを用いることができる。また、例えば、反射ミラー８０ｂのミラー層８８ｂは、図５（ａ）の凹凸部５３ａと、凹凸部５３ａの面に反射部５４ａが形成されてなる、反射型の回折格子構造と同様のものが形成され、反射するとともに発散角を変化させる機能を有する。
【００６１】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、本実施形態の光ヘッド装置に係る図１１（ａ）の反射ミラー８０ａの具体的な構成を示す断面模式図の一例である。反射ミラー９０ａは、透明基板９２ａの片面に波長λ１の光および波長λ２の光を反射させ、波長λ３の光を透過させるダイクロイックミラー９１ａが成膜されている。また、（透明）基板９６ａには少なくともλ３の光を反射させる平坦な反射部９４ａと、そして反射部９４ａ上に複屈折性材料からなり凹レンズ機能を有する回折格子である凹凸部９３ａが形成されており、凹凸部９３ａの少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤９５ａで一体化される。なお、凹凸部９３ａは、図６（ｂ）に示すような光軸に対して非対称となる形状を有する。
【００６２】
また、接着剤９５ａは凹凸部９３ａを構成する複屈折性材料の常光屈折率（ｎｏ）と略一致しており、常光屈折率となる偏光方向の光に対して回折格子として作用しないようにする。一方、複屈折性材料の異常光屈折率（ｎｅ）となる偏光方向の光に対して回折作用が発
生するとともに反射部９４ａで反射される。なお、接着剤９５ａの屈折率は異常光屈折率（ｎｅ）に一致させ、複屈折性材料の異常光屈折率（ｎｏ）となる偏光方向の光に対して回折作用を発現させてもよい。また、図１１（ａ）の第１の反射層８１ａは、図１２（ａ）の反射ミラー９０ａのダイクロイックミラー９１ａに相当するが、透明基板９２ａを含んでもよい。さらに、図１１（ａ）の第２の反射層８２ａは、図１２（ａ）の反射ミラー９０ａの凹凸部９３ａと反射部９４ａから構成される部分に相当するが、接着剤９５ａや基板９６ａを含んでもよい。なお、基板９６ａは光が入射しないので平坦であれば透明でなくてもよい。
【００６３】
この構成により、反射ミラー９０ａに入射する波長λ１の光および波長λ２の光は偏光状態に関係せずにダイクロイックミラー９１ａで発散角を変えずに反射する。一方、反射ミラー９０ａに入射する波長λ３の光のうちＳ偏光は、接着剤９５ａと凹凸部９３ａとの間で屈折率差がない方向に合わせると、反射部９４ａで発散角を変えずに反射する。そして反射ミラー９０ａに入射する波長λ３の光のうちＰ偏光は、接着剤９５ａと凹凸部９３ａとの間で屈折率差が与えられる方向となり、凹レンズ機能を有し、反射部９４ａで反射される光の発散角は入射する光の発散角とは異なる。
【００６４】
図１２（ｂ）に示す反射ミラー９０ｂは、透明基板９２ｂの片面に波長λ１の光および波長λ２の光を反射させ、波長λ３の光を透過させるダイクロイックミラー９１ｂが成膜されている。そして、透明基板９２ｂのうちダイクロイックミラー９１ｂと反対の面に、波長λ３の光のうちＰ偏光を反射し、Ｓ偏光を透過する偏光ビームスプリッタ層９７ｂが成膜される。なお、偏光ビームスプリッタ層９７ｂは、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなる。また、（透明）基板９６ｂ上には凹レンズ機能を有する回折格子である凹凸部９３ｂと凹凸部９３ｂの凹凸面に反射部９４ｂが形成されてなる、反射型の回折格子構造を有している。そして偏光ビームスプリッタ層９７ｂと反射部９４ｂとの間の凹凸の少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤９５ｂで一体化される。接着剤としては、ＵＶ硬化型や熱硬化型の接着剤を使用することができる。
【００６５】
また、図１１（ａ）の第１の反射層８１ａは、ダイクロイックミラー９１ｂに相当するが、透明基板９２ｂを含んでもよい。さらに、図１１（ａ）の第２の反射層８２ａは、偏光ビームスプリッタ層９７ｂ、接着剤９５ｂ、凹凸部９３ｂと反射部９４ｂから構成される部分に相当するが、基板９６ｂを含んでもよい。なお、基板９６ｂは光が入射しないので透明でなくてもよい。また、凹凸部９３ｂは基板９６ｂと同一材料であって、基板９６ｂを加工して形成されるものであってもよい。
【００６６】
この構成により、反射ミラー９０ｂに入射する波長λ１の光および波長λ２の光は偏光状態に関係せずにダイクロイックミラー９１ｂで発散角を変えずに反射する。一方、反射ミラー９０ｂに入射する波長λ３の光のうちＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ層９７ｂで発散角を変えずに反射する。そして反射ミラー９０ａに入射する波長λ３の光のうちＰ偏光は、偏光ビームスプリッタ層９７ｂを透過し、凹凸部９３ｂ面に形成された反射部９４ｂで反射される。凹凸部９４ｂは凹レンズ機能を有するので、反射部９４ｂで反射される光の発散角は入射する光の発散角とは異なる。
【００６７】
このように反射ミラーを構成することで、波長λ１、波長λ２および波長λ３の光に対する発散角を適切に調整することができ、各波長の光の球面収差を一定のレベル以下に抑えて各波長の光に対する各光ディスクの情報記録面に良好に集光させることができる。さらに、光ヘッド装置６０のように波長λ２の光と波長λ３の光との間で往路（復路）の光路の長さが異なる場合でも、波長による復路の光の発散角を調整することによって、いずれの波長の光においても１つの光検出器２０ｂで集光性よく光（情報）を検出することができる。
【００６８】
（第３の実施形態）
図１３は、本実施形態にかかる光ヘッド装置１００の概念的な構成を示す模式図である。光ヘッド装置１００は波長λ１の光、波長λ２の光および波長λ３の光を出射する光源１０１と、光源１０１から出射された光を平行光に変換するカップリングレンズ１０２と、カップリングレンズ１０２から出射した往路の光を透過するとともに復路の光を反射する偏光ビームスプリッタ１０３と、偏光ビームスプリッタ１０３を出射した光を対物レンズ１７の光軸方向に反射させる反射ミラー１０５、さらに、偏光ビームスプリッタ１０３を反射した復路の光を集光するカップリングレンズ１０４および光検出器１０６を備える。また、１／４波長板１６、対物レンズ１７および光ディスク１８は、第１の実施形態と同じものである。また、図示しないが、各光源から出射した光のビーム径を制御するための開口制限機能を有する光学素子を備えてもよい。
【００６９】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、本実施形態にかかる反射ミラー１０５の作用を説明するための模式図であり、図１３の光ヘッド装置１００のうち、反射ミラー１０５、対物レンズ１７および光ディスク１８のみを取り上げ、またそれぞれの波長の光の入射および反射の様子も併せて示すものである。なお、ここでは１／４波長板は省略している。また、図１４（ａ）に実線で波長λ１の光１１１の集光の様子を示し、図１４（ｂ）に実線で波長λ２の光１１２、点線で波長λ３の光１１３の集光の様子を示す。なお、図１４（ａ）、図１４（ｂ）の一点鎖線は光軸を示す。
【００７０】
波長λ１の光１１１に対しては、第１の実施形態と同様に（図示しない）平行光が反射ミラー１０５に入射し、対物レンズ１７の光軸の方向へ平行光のまま進行する。一方、波長λ２の光１１２および波長λ３の光１１３も平行光で反射ミラー１０５に入射するが、反射ミラー１０５でいずれも発散角を変えて（発散角＞０）反射して対物レンズ１７に入射する。また、対物レンズ１７は、波長λ１の光１１１が平行光で入射するとき、光ディスク１８の情報記録面１８ａに集光されるように設計されている。波長λ２の光１１２、波長λ３の光１１３は、反射ミラー１０５で発散光（発散角＞０）となって対物レンズ１７に入射してそれぞれ情報記録面１８ｂ、１８ｃに集光されるように発散角を調整している。
【００７１】
本実施形態の光ヘッド装置１００にかかる反射ミラー１０５の具体的構成の一例について図１５（ａ）および図１５（ｂ）を用いて説明する。図１５（ａ）の反射ミラー１２０は、光が入射する順に第１の反射層１２１、第２の反射層１２２、第３の反射層１２３が積層された構成を有する。まず、第１の反射層１２１は、波長λ１の光を反射するとともに波長λ２の光および波長λ３の光を透過する。第２の反射層１２２は、波長λ３の光を透過するとともに波長λ２の光の発散角を変えて反射する。そして、第３の反射層１２３は、波長λ３の光の発散角を変えて反射する。
【００７２】
第１の反射層１２１および第２の反射層１２２は具体的に、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなるダイクロイックミラーを用いることができる。また、第３の反射層１２３としては、球面形状をしたミラー、反射型の回折格子を配した回折素子を用いることができる。
【００７３】
図１５（ａ）の反射ミラー１２０をさらに具体的に示した一例として図１５（ｂ）の反射ミラー１３０の構成について説明する。反射ミラー１３０は、透明基板１３２の片面に波長λ１の光を反射させ、波長λ２の光および波長λ３の光を透過させる第１のダイクロイックミラー１３１が成膜されている。そして、透明基板１３２のもう一方の面には、回折格子となる第１の凹凸部１３３が形成されており、第１の凹凸部１３３の凹凸面に誘電体多層膜からなる第２のダイクロイックミラー１３４が形成される。第２のダイクロイックミラー１３４は、波長λ２の光を反射し波長λ３の光を透過させる機能を有する。（透明）基板１３８の片面には回折格子となる第２の凹凸部１３７が形成されており、第２の凹凸部１３７の凹凸面に光を反射する反射部１３６が形成されている。そして、第１の凹凸部１３３と第２の凹凸部１３７の少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤１３５で接着された構造となっている。なお、波長λ３の光に対し、第１の凹凸部１３３の屈折率と接着剤１３５の屈折率とが等しい材料にするとよい。また、第１の凹凸部１３３と第２の凹凸部１３７の形状は反射する波長λ２の光、波長λ３の光に対してそれぞれ所望の発散角となるよういにピッチや深さを調整すればよい。また、反射部１３６は、凹凸部１３７の凹凸面に形成されているが、接着剤１３５の屈折率と凹凸部１３７の屈折率とが異なる組み合わせとして、反射部１３６に相当する反射機能を基板１３８面に形成してもよい。
【００７４】
また、図１５（ａ）の第１の反射層１２１は、反射ミラー１３０の第１のダイクロイックミラー１３１に相当するが、透明基板１３２を含んでもよい。また、図１５（ａ）の第２の反射層１２２は、反射ミラー１３０の第１の凹凸部１３３と第２のダイクロイックミラー１３４から構成される部分に相当するが、透明基板１３２、接着剤１３５を含んでもよい。さらに、図１５（ａ）の第３の反射層１２３は、反射ミラー１３０の第２の凹凸部１３７と反射部１３６から構成される部分に相当するが、接着剤１３５、基板１３８を含んでもよい。なお、基板１３８には光が入射しないので透明でなくてもよい。また、第２の凹凸部１３７は基板１３８と同一材料であって、基板１３８を加工して形成されるものであってもよい。
【００７５】
この構成により、反射ミラー１３０に入射する波長λ１の光は第１のダイクロイックミラー１３１で発散角を変えずに反射し、波長λ２の光および波長λ３の光は透過する。そして、第１のダイクロイックミラー１３１を透過した波長λ２の光は第１の凹凸部１３３の凹凸面上の第２のダイクロイックミラー１３４で発散角を変えて反射し、波長λ３の光は透過する。さらに、第２のダイクロイックミラー１３４を透過した波長λ３の光は第２の凹凸部１３７の凹凸面上の反射部１３６で発散角を変えて反射する。
【００７６】
このように反射ミラーを構成することで、波長λ１、波長λ２および波長λ３それぞれの光に対する発散角を適切に調整することができ、各波長の光の球面収差を一定のレベル以下に抑えて各波長の光に対する各光ディスクの情報記録面に良好に集光させることができる。さらに、光ヘッド装置１００のように波長λ１、波長λ２および波長λ３の光が平行光であって進行方向に焦点を結ばない無限光学系とすることができるので、いずれの波長の光においても１つの光検出器１０６で集光性よく光（情報）を検出することができ、光ヘッド装置の部品点数を削減することができる。
【００７７】
（第４の実施形態）
図１６は、本実施形態にかかる光ヘッド装置１４０の概念的な構成を示す模式図である。光ヘッド装置１４０は波長λ１の光を出射する光源１４１ａ、波長λ２の光を出射する光源１４１ｂ、波長λ３の光を出射する光源１４１ｃを有し、それぞれの光源に対して出射された光の発散角を調整するカップリングレンズ１４２ａ、１４２ｂおよび１４２ｃが配置されている。さらに、カップリングレンズ１４２ａを出射した波長λ１の光を透過してカップリングレンズ１４２ｂを出射した波長λ２の光を反射するダイクロイックミラー１４３ａと、ダイクロイックミラー１４３ａを出射した波長λ１の光および波長λ２の光を透過してカップリングレンズ１４２ｃを出射した波長λ３の光を反射するダイクロイックミラー１４３ｂを備え、さらに光の波長によって発散角を調整して反射する反射ミラー１４５を備える。また、反射ミラー１４５を除き、ダイクロイックミラー１４３ｂを出射した光が光ディスク１８で反射され光検出器１０６に到達するまでの光路中の部品は第３の実施形態の光ヘッド装置１００のものと同じであり、同じ番号を付して説明の重複を避ける。また、図示しないが、各光源から出射した光のビーム径を制御するための開口制限機能を有する光学素子を備えてもよい。
【００７８】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、本実施形態にかかる反射ミラー１４５の作用を説明するための模式図である。図１６の光ヘッド装置１４０のうち、反射ミラー１４５、対物レンズ１７および光ディスク１８をのみ取り上げ、またそれぞれの波長の光の入射および反射の様子も併せて示すものである。なお、ここでは１／４波長板は省略している。また、図１７（ａ）は波長λ２の光の集光の様子を示すものであって、実線は往路の光および復路うち光ディスク１８から反射ミラー１４５までの光１４６ａ、点線は復路の光のうち反射ミラー１４５を反射する光１４６ｂを示す。図１７（ｂ）は波長λ３の光の様子を示すものであって、実線は往路の光および復路うち光ディスク１８から反射ミラー１４５までの光１４７ａ、点線は復路の光のうち反射ミラー１４５を反射する光１４７ｂを示す。
【００７９】
波長λ１の光に対しては、第３の実施形態と同様に（図示しない）平行光が反射ミラー１４５に入射し、対物レンズ１７の光軸の方向へ平行光のまま進行する。一方、反射ミラー１４５に入射する波長λ２の往路の光１４６ａの偏光状態は図１７（ａ）において特定の偏光方向を有する発散光（発散角＞０）である。ここでは特定の偏光方向をＳ偏光とし、Ｓ偏光で入射する光は発散角を変えないまま反射し対物レンズ１７の光軸に沿って進行し、対物レンズによって情報記録面１８ｂに集光する。また、波長λ２の光１４６ａの発散角は、波長λ２の光１４６ａに対する対物レンズ１７の球面収差を低減するために図１６のカップリングレンズ１４２ｂによって最適化されている。そして光ディスク１８で反射された光は、図示しない１／４波長板を透過してＰ偏光となって反射ミラー１４５に入射する。反射ミラー１４５にＰ偏光で入射して反射する復路の光１４６ｂは、入射する収束光（発散角＜０）よりも大きい発散角を有する平行光となって進行する。
【００８０】
また、反射ミラー１４５は、図１７（ｂ）に示すように波長λ３の光に対しても、波長λ２の光と同じように往路のＳ偏光に対して発散角を変えずに反射させ、復路のＰ偏光に対して発散角が大きくなって平行光となるよう反射する特性を有する。このように入射する光の偏光状態によって発散角が異なる機能を有する反射ミラー１４５を用いると、復路の波長λ２の光の発散角と波長λ３の光の発散角を調整、とくにいずれに波長の光も平行光にすることができるので、波長λ１の光、波長λ２の光および波長λ３の光いずれも一つの光検出器１０６の位置に合わせて集光することができる。
【００８１】
本実施形態の光ヘッド装置にかかる反射ミラー１４５の具体的構成の一例について図１８（ａ）および図１８（ｂ）を用いて説明する。図１８（ａ）の反射ミラー１５０は、光が入射する順に第１の反射層１５１、第２の反射層１５２、第３の反射層１５３が積層された構成を有する。まず、第１の反射層１５１は、波長λ１の光を反射するとともに、波長λ２の光および波長λ３の光を透過する。第２の反射層１５２は、Ｓ偏光で入射する波長λ２の光に対して発散角を変えずに反射し、Ｐ偏光で入射する波長λ２の光に対して発散角を変えて反射する。さらに、第２の反射層１５２は、Ｓ偏光で入射する波長λ３の光に対して発散角を変えずに反射し、Ｐ偏光で入射する波長λ３の光を透過する。そして、第３の反射層１５３は、（Ｐ偏光で）入射する波長λ３の光の発散角を変えて反射する。
【００８２】
第１の反射層１５１は具体的に、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなるダイクロイックミラーを用いることができる。また、第２の反射層１５２として、少なくとも波長λ２の光と波長λ３の光に対してＳ偏光を反射しＰ偏光を透過させる偏光ビームスプリッタと、波長λ３の光は透過し波長λ２の光に対して回折して発散角を変えて反射する回折格子と誘電体多層膜が積層されてなる構造を用いることができる。第３の反射層１５３として、波長λ３の光に対して回折して発散角を変えて反射する回折格子と光を反射するミラーが積層してなる構造を用いることができる。
【００８３】
図１８（ａ）の反射ミラー１５０をさらに具体的に示した一例として図１８（ｂ）の反射ミラー１６０の構成について説明する。反射ミラー１６０は、透明基板１６２に片面に波長λ１の光を反射させ、波長λ２の光および波長λ３の光を透過させる第１のダイクロイックミラー１６１が成膜されている。そして、透明基板１６２のもう一方の面には、少なくとも波長λ２の光および波長λ３の光においてＳ偏光を反射しＰ偏光を透過させる偏光ビームスプリッタ層１６９が積層される。なお、偏光ビームスプリッタ層１６９は、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなる。
【００８４】
偏光ビームスプリッタ層１６９上には凹レンズ機能を有する第１の凹凸部１６３が形成され、第１の凹凸部１６３の凹凸面上に波長λ２の光を反射させるとともに波長λ３の光を透過する第２のダイクロイックミラー１６４が形成される。また、（透明）基板１６８上には、凹レンズ機能を有する回折格子である第２の凹凸部１６７と第２の凹凸部１６７の凹凸面に反射部１６６が形成されてなる、反射型の回折格子構造を有している。そして第１の凹凸部１６３と第２の凹凸部１６７との間の凹凸の少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤１６５で一体化される。接着剤としては、ＵＶ硬化型や熱硬化型の接着剤を使用することができる。なお、波長λ３の光に対し、第１の凹凸部１６３の屈折率と接着剤１６５の屈折率とが等しい材料にするとよい。
【００８５】
また、図１８（ａ）の第１の反射層１５１は、反射ミラー１６０の第１のダイクロイックミラー１６１に相当するが、透明基板１６２を含んでもよい。また、図１８（ａ）の第２の反射層１５２は、反射ミラー１６０のビームスプリッタ層１６９と、第１の凹凸部１６３と、第２のダイクロイックミラー１６４から構成される部分に相当するが、透明基板１６２、接着剤１６５を含んでもよい。さらに、図１８（ａ）の第３の反射層１５３は、反射ミラー１６０の第２の凹凸部１６７と反射部１６６から構成される部分に相当するが、接着剤１６５、基板１６８を含んでもよい。なお、基板１６８は光が入射しないので透明でなくてもよい。また、第２の凹凸部１６７は基板１６８と同一材料であって、基板１６８を加工して形成されるものであってもよい。また、反射部１６６は、凹凸部１６７の凹凸面に形成されているが、接着剤１６５の屈折率と凹凸部１６７の屈折率とが異なる組み合わせとして、反射部１６６に相当する反射機能を基板１６８面に形成してもよい。
【００８６】
図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、反射ミラー１５０に各波長のそれぞれの偏光状態の光が入射したときの光の反射の様子を示す模式図であり、とくに図１９（ａ）は波長λ１の光と波長λ２の光、図１９（ｂ）は波長λ３の光の反射の様子を示す。波長λ１の光は、図１９（ａ）に示すように、偏光方向に拘わらず第１の反射層１５１（反射ミラー１６０の第１のダイクロイックミラー１６１）で発散角を変えずに反射し、第２の反射層１５２および第３の反射層１５３には到達しない。
【００８７】
波長λ２の光は、図１９（ａ）に示すように、偏光方向に拘わらず第１の反射層１５１を透過し、第２の反射層１５２で反射する。具体的に、波長λ２の光と図１８（ｂ）の反射ミラー１６０の第２の反射層１５２との関係として、（往路の）Ｓ偏光は偏光ビームスプリッタ層１６９で発散角を変えずに反射し、（復路の）Ｐ偏光は偏光ビームスプリッタ層１６９を透過し、第２のダイクロイックミラー１６４で発散角を変えて反射する。波長λ２の光は偏光方向に拘わらず、図１９（ａ）の第２の反射層１５２で反射する様子を示すが、偏光状態によって発散角を変える機能を有する。
【００８８】
波長λ３の光は、図１９（ｂ）に示すように、偏光方向に拘わらず第１の反射層１５１を透過し、Ｓ偏光は第２の反射層１５２で反射し、Ｐ偏光は第２の反射層を透過し第３の反射層で反射する。具体的に、波長λ３の光と図１８（ｂ）の反射ミラー１６０の第２の反射層１５２との関係として、（往路の）Ｓ偏光は偏光ビームスプリッタ層１６９で発散角を変えずに反射し、（復路の）Ｐ偏光は偏光ビームスプリッタ層１６９および第２のダイクロイックミラー１６４を透過する。そして、第３の反射層に到達する波長λ３のＳ偏光は、図１８（ｂ）の反射ミラー１６０の反射部１６６で発散角を変えて反射する。
【００８９】
このように反射ミラーを構成することで、波長λ１、波長λ２および波長λ３の光に対する発散角を適切に調整することができ、各波長の光の球面収差を一定のレベル以下に抑えて各波長の光に対する各光ディスクの情報記録面に良好に集光させることができる。さらに、光ヘッド装置１４０のように波長λ１、波長λ２および波長λ３の光が平行光であって進行方向に焦点を結ばない無限光学系とすることができるので、いずれの波長の光においても１つの光検出器１０６で集光性よく光（情報）を検出することができ、光ヘッド装置の部品点数を削減することができる。
【００９０】
（実施例１）
実施例１として、図５（ａ）に示す、第１の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー５０ａを作製する。図５（ａ）の透明基板５２ａとして厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板を用いる。石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって表１に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、ダイクロイックミラー５１ａとなる光学多層膜を形成する。なお、表１において、層番号が１の層が空気との界面にある層であって、層番号３９が石英ガラス基板との界面にある層である。
【００９１】
【表１】
【００９２】
次に、石英ガラス基板のもう一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部５３ａを作製する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部５４ａとして膜厚約１μｍで金を成膜する。
【００９３】
図２０は、作製した反射ミラー５０ａのダイクロイックミラー５１ａ面に対して入射角４５°で光を入射させるものであって、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、表１の光学多層膜構成のダイクロイックミラー５１ａの透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、図２０において実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、表１の光学多層膜は、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対して、偏光状態に拘わらずほぼ反射させ、７８５ｎｍ波長帯の光に対して偏光状態に関わらずほぼ透過させることができる。
【００９４】
この結果より、反射ミラー５０ａは、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対してダイクロイックミラー５１ａで発散角を変えずに反射し、一方、７８５ｎｍ波長帯の光は反射部５４ａで凹レンズ機能を有する反射部５４ａで発散角を変えて反射するので、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【００９５】
（実施例２）
実施例２として、図５（ｂ）に示す、第１の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー５０ｂを作製する。図５（ｂ）の透明基板５２ｂとして厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板を用いる。石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって表２に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、ダイクロイックミラー５１ｂとなる光学多層膜を形成する。なお、表２において、層番号が１の層が石英ガラス基板との界面にある層であって、層番号３９が後述する透明な接着剤との界面にある層である。
【００９６】
【表２】
【００９７】
次に、もう１つの厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板の一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部５３ｂを作製する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部５４ｂとして膜厚約１μｍで金を成膜する。その後、光学多層膜（ダイクロイックミラー５１ｂ）側とフレネルレンズ側とを対向させ、その間に屈折率が１．５である透明な接着剤５５ｂを介して接着する。
【００９８】
図２１は、作製した反射ミラー５０ｂの透明基板５２ｂ面に対して入射角４５°で光を入射させるものであって、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、ダイクロイックミラー５１ｂの透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。このとき、光が空気（屈折率＝１）から透明基板５２ｂとなる石英ガラス基板（屈折率＝１．５）に入射すると、これらの屈折率差により屈折した光がダイクロイックミラー５１ｂ面に対して入射角が約２９°となって進行する。図２１は、具体的に入射角が２９°であるときの波長λ［ｎｍ］に対する透過率Ｔｒ［％］の特性を示すものである。なお、図２１において実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。
【００９９】
この結果より、ダイクロイックミラー５１ｂを構成する表２の光学多層膜は、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対して、偏光状態に拘わらずほぼ反射させ、７８５ｎｍ波長帯の光に対して偏光状態に拘わらずほぼ透過させることができる。これより、反射ミラー５０ｂは、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対してダイクロイックミラー５１ｂで発散角を変えずに反射し、一方、７８５ｎｍ波長帯の光は凹レンズ機能を有する反射部５４ｂで発散角を変えて反射する。これより、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【０１００】
（実施例３）
実施例３として、図５（ｃ）に示す、第１の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー５０ｃを作製する。透明基板５２ｂの厚さよりも十分に厚い、厚さ約３ｍｍの石英ガラス基板を用い、石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって表３に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、ダイクロイックミラー５１ｃとなる光学多層膜を形成する。なお、表３において、層番号が１の層が石英ガラス基板との界面にある層であって、層番号５９が後述する透明な接着剤との界面にある層である。
【０１０１】
【表３】
【０１０２】
次に、もう１つの厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板の一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部５３ｃを形成する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部５４ｃとして膜厚約１μｍで金を成膜する。その後、光学多層膜（ダイクロイックミラー５１ｃ）側とフレネルレンズ側とを対向させ、その間に屈折率１．５の透明な接着剤５５ｃを介して接着する。
【０１０３】
次に、これら２つの基板を接着後、入射する光の光軸に対して、入出射面５７ａ、５７ｂが垂直になるように切断し、切断後面を研磨する。このとき、石英ガラス基板５２ｃの入出射面５７ａと５７ｂとがなす角度が９０°となるようにする。図２２は、作製した反射ミラー５０ｃのダイクロイックミラー５１ｃ面に対して入射角４５°で光を入射させるものであって、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、ダイクロイックミラー５１ｃの透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、この場合、光が空気（屈折率＝１）から透明基板５２ｃとなる石英ガラス基板（屈折率＝１．５）に入射するが、入出射面５７ａ、５７ｂの法線と光軸とが平行であるので、空気における光の進行方向と石英ガラス基板における光の進行方向とは同じである。
【０１０４】
図２２は、具体的に実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、ダイクロイックミラー５１ｃを構成する表３の光学多層膜は、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対して、偏光状態に拘わらずほぼ反射させ、７８５ｎｍ波長帯の光に対して偏光状態に拘わらずほぼ透過させることができる。
【０１０５】
この結果より、反射ミラー５０ｃは、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光は、ダイクロイックミラー５１ｃで発散角を変えずに反射し、一方、７８５ｎｍ波長帯の光は凹レンズ機能を有する反射部５４ｃで発散角を変えて反射するので、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【０１０６】
（実施例４）
実施例４として図１２（ａ）に示す、第２の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー９０ａを作製する。透明基板９２ａとして厚さ０．５ｍｍの石英ガラス基板を用い、石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって、実施例１に示す表１に相当するＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、ダイクロイックミラー９１ａとなる光学多層膜を形成する。
【０１０７】
次に、もう１つの厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、スパッタ法により反射部９４ａとして膜厚約１μｍで金を成膜する。そして、金の膜上に、図示しないポリイミド膜を形成しラビングによって配向膜を形成する。その後、配向膜を施した図示しない透明基板を配向方向が一致し、配向膜が対向するようにして厚さが一定の厚さ約２．３μｍの空隙ができるように重ね、空隙に液晶を注入し紫外線によって重合硬化させる。そして、図示しない透明基板を除去し、厚さ約２．３μｍの高分子液晶膜を形成する。なお、高分子液晶膜は７８５ｎｍの波長の光に対して、常光屈折率が１．５、異常光屈折率が１．７となる材料を用いる。
【０１０８】
そして、形成した高分子液晶膜をフォトリソグラフィ、エッチング加工により断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部９３ａを形成する。その後、石英ガラス基板のうち光学多層膜（ダイクロイックミラー９１ａ）と反対側の面とフレネルレンズ側とを対向させ、その間に７８５ｎｍ波長帯において屈折率１．５の透明な接着剤９５ａを介して接着させて反射ミラー９０ａを作製する。
【０１０９】
また、フレネルレンズ形状としたブレーズ形状の高さをｄとする。このとき、７８５ｎｍ波長帯の光が常光屈折率となる偏光方向で入射して反射部９４ａで反射される光の光路長と、７８５ｎｍ波長帯の光が異常光屈折率となる偏光方向で入射して反射部９４ａで反射される光の光路長と、の差（＝光路長差）をφとする。さらに、接着剤９５ａ中を進行する光の方向と反射部９４ａ面の法線方向とがなす角度をθ１、高分子液晶からなる凹凸部９３ａ中を進行する光の方向と反射部９４ａ面の法線方向とがなす角度をθ２、とすると、この光路長差φはほぼ、
φ＝２×ｄ（１．７／ｃｏｓθ２−１．５／ｃｏｓθ１）、
で表されるので、φ≒７８５［ｎｍ］となるように設計すると、異常光屈折率となる偏光方向で入射した７８５ｎｍ波長帯の光は反射部９４ａの金膜表面で反射して凹レンズ機能を有する。
【０１１０】
この結果より、反射ミラー９０ａは、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対してダイクロイックミラー９１ａで発散角を変えずに反射する。一方、７８５ｎｍ波長帯の光のうち、高分子液晶の常光屈折率となる偏光方向の光は発散角を変えずに反射するのに対し、高分子液晶の異常光屈折率となる偏光方向の光は発散角を変えて反射するので、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができ、さらに復路の６６０ｎｍ波長帯の光および７８５ｎｍ波長帯の光に対して共通の光検出器を用いることができる。
【０１１１】
（実施例５）
実施例５として図１２（ｂ）に示す、第２の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー９０ｂを作製する。透明基板９２ｂとして厚さ０．５ｍｍの石英ガラス基板を用い、石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって、実施例１に示す表１に相当するＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、ダイクロイックミラー９１ｂとなる光学多層膜を形成する。
【０１１２】
次に、透明基板９２ｂのうちダイクロイックミラー９１ｂと反対側の面に真空蒸着法によって表４に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、偏光ビームスプリッタ層９７ｂとなる光学多層膜を形成する。なお、表４において、層番号が１の層が石英ガラス基板との界面にある層であって、層番号３９が後述する透明な接着剤との界面にある層である。
【０１１３】
【表４】
【０１１４】
次に、もう１つの厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板の一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部９３ｂを形成する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部９４ｂとして膜厚約１μｍで金を成膜する。その後、光学多層膜（偏光ビームスプリッタ層９７ｂ）側とフレネルレンズ側とを対向させ、その間に屈折率１．５の透明な接着剤９５ｂを介して接着する。
【０１１５】
次に、作製した反射ミラー９０ｂのダイクロイックミラー９１ｂ面に対して入射角４５°で光を入射させる。図２３は、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、偏光ビームスプリッタ層９７ｂの透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、この場合、光がダイクロイックミラー９１ｂを透過し、空気（屈折率＝１）から透明基板９２ｂとなる石英ガラス基板（屈折率＝１．５）に入射すると、偏光ビームスプリッタ層９７ｂへ入射する光の入射角は約２９°であり、図２３は、入射角が約２９°のときの特性を示すものである。
【０１１６】
図２３は、具体的に実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、偏光ビームスプリッタ層９７ｂを構成する表４の光学多層膜は、７８５ｎｍ波長帯の光のうちＳ偏光をほぼ反射させ、Ｐ偏光をほぼ透過させることができる。そして、偏光ビームスプリッタ層９７ｂを透過する７８５ｎｍ波長帯のＰ偏光は、凹レンズ機能を有する反射部９４ｂで発散角を変えて反射する。これより、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【０１１７】
（実施例６）
実施例６として図１５（ｂ）に示す、第３の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー１３０を作製する。透明基板１３２として厚さ０．５ｍｍの石英ガラス基板を用い、石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって表５に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、第１のダイクロイックミラー１３１となる光学多層膜を形成する。なお、表５において、層番号が１の層が空気との界面にある層であって、層番号１９が石英ガラス基板との界面にある層である。
【０１１８】
【表５】
【０１１９】
次に、石英ガラス基板のうち第１のダイクロイックミラー１３１と反対側の面上に、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の第１の凹凸部１３３を作製する。そして、第１の凹凸部１３３の凹凸面に、真空蒸着法によって表６に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、第２のダイクロイックミラー１３４となる光学多層膜を形成する。なお、表６において、層番号が１の層が石英ガラス基板との界面にある層であって、層番号１９が後述する透明な接着剤との界面にある層である。
【０１２０】
【表６】
【０１２１】
次に、石英ガラス基板のもう一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となる楕円形状となるようなフレネルレンズ形状の第２の凹凸部１３７を作製する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部１３６として膜厚約１μｍで金を成膜する。
【０１２２】
図２４は、作製した反射ミラー１３０の第１のダイクロイックミラー１３１面に対して入射角４５°で光を入射させるものであって、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、表５の光学多層膜構成のダイクロイックミラー１３１の透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、図２４において実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、表５の光学多層膜は、４０５ｎｍ波長帯の光に対して、偏光状態に拘わらずほぼ反射させ、６６０ｎｍ波長帯の光および７８５ｎｍ波長帯の光に対して偏光状態に拘わらずほぼ透過させることができる。
【０１２３】
図２５は、作製した反射ミラー１３０の第２のダイクロイックミラー１３４面に対して入射角２９°で光を入射させるものであって、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、表６の光学多層膜構成のダイクロイックミラー１３４の透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、図２５において実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、表６の光学多層膜は、６６０ｎｍ波長帯の光に対して、偏光状態に拘わらずほぼ反射させ、７８５ｎｍ波長帯の光に対して偏光状態に拘わらずほぼ透過させることができる。
【０１２４】
この結果より、反射ミラー１３０は、４０５ｎｍ波長帯の光は、第１のダイクロイックミラー１３１で発散角を変えずに反射する。そして、６６０ｎｍ波長帯の光は凹レンズ機能を有する第２のダイクロイックミラー１３４で発散角を変えて反射し、７８５ｎｍ波長来の光は凹レンズ機能を有する反射部１３６で発散角を変えて反射するので、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【０１２５】
（実施例７）
実施例７として図１８（ｂ）に示す、第４の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー１６０を作製する。透明基板１６２として厚さ０．５ｍｍの石英ガラス基板を用い、石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって実施例６に示す表６に相当するＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、第１のダイクロイックミラー１６１となる光学多層膜を形成する。
【０１２６】
次に、透明基板１６２のうち第１のダイクロイックミラー１６１と反対側の面に真空蒸着法によって表７に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、偏光ビームスプリッタ層１６９となる光学多層膜を形成する。なお、表７において、層番号が１の層が石英ガラス基板との界面にある層であって、層番号６９が後述する透明な接着剤との界面にある層である。
【０１２７】
【表７】
【０１２８】
次に、偏光ビームスプリッタ層１６９の上にスパッタ法によってＳｉＯ２を約１μｍ成膜する。そして、ＳｉＯ２膜面に対してフォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となる楕円形状となるようなフレネルレンズ形状の第１の凹凸部１６３を作製する。そして、第１の凹凸部１６３の凹凸面に表６に、真空蒸着法によって表６に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、第２のダイクロイックミラー１６４となる光学多層膜を形成する。
【０１２９】
次に、もう１つの厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板の一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となる楕円形状となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部１６７を形成する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部１６６として膜厚約１μｍで金を成膜する。その後、光学多層膜（第２のダイクロイックミラー１６４）側とフレネルレンズ側とを対向させ、その間に屈折率１．５の透明な接着剤１６５を介して接着する。
【０１３０】
次に、作製した反射ミラー１６０の第１のダイクロイックミラー１６１面に対して入射角４５°で光を入射させる。図２６は、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、偏光ビームスプリッタ層１６９の透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、この場合、光が第１ダイクロイックミラー１６１を透過し、空気（屈折率＝１）から透明基板１６２となる石英ガラス基板（屈折率＝１．５）に入射すると、偏光ビームスプリッタ層１６９へ入射する光の入射角は約２９°であり、図２６は、入射角が約２９°のときの特性を示すものである。
【０１３１】
図２６は、具体的に実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、偏光ビームスプリッタ層１６９を構成する表７の光学多層膜は、６６０ｎｍ波長帯および７８５ｎｍ波長帯の光のうちＳ偏光をほぼ反射させ、Ｐ偏光をほぼ透過させることができる。そして、偏光ビームスプリッタ層１６９を透過する６６０ｎｍ波長帯および７８５ｎｍ波長帯のＰ偏光は、凹レンズ機能を有する反射部１６６で発散角を変えて反射する。これより、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
以上説明したように、３つの異なる波長の光を利用する光ヘッド装置において、波長λ１の光に対する反射角を変えずに反射させ、波長λ２の光と波長λ３の光のうち少なくとも一方の光の反射角を変えて反射させる機能を有する反射ミラーを備えることで、規格の異なる３つの光ディスクのそれぞれの情報記録面に対していずれも良好に光を集光できるとともに、複数の波長の光を１つの光検出器で共有することができるので、光ディスクの記録・再生の品質を高めるとともに、部品点数が少なく光ヘッド装置の小型化が実現でき有用である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０、６０、１００、１４０ 光ヘッド装置
１１ａ、１１ｂ、６１ｂ、６１ｃ、１０１、１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ 光源
１２ａ、１２ｂ、１９ａ、１９ｂ、６１ｂ、６１ｃ、１０２、１０４、１４２ａ、１４２ｂ、１４１ｃ カップリングレンズ
１３ａ、１３ｂ、６３ｂ、６３ｃ、１０３ 偏光ビームスプリッタ
１４、５１ａ、９１ａ、９１ｂ、１３１、１４３ａ、１４３ｂ ダイクロイックミラー
１５、４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、６５、８０ａ、８０ｂ、９０ａ、９０ｂ、１０５、１２０、１３０、１４５、１５０、１６０ 反射ミラー
１６、８７ｂ １／４波長板
１７ 対物レンズ
１８ 光ディスク
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 情報記録面
２０ａ、２０ｂ、１０６ 光検出器
２１ 発散しながら進行する光
３１、１１１ 波長λ１の光
３２、７２、１１２ 波長λ２の光
３３、５９ａ、５９ｂ、７３ａ、７３ｂ、１１３ 波長λ３の光
４１ａ、４１ｂ、８１ａ、８１ｂ、１２１、１５１ 第１の反射層
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、８２ａ、８２ｂ、１２２、１５２ 第２の反射層
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、８３ｂ、９２ａ、９２ｂ、１３２、１６２ 透明基板
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、９３ａ、９３ｂ 凹凸部
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、９４ａ、９４ｂ、１３６ 反射部
５５ｂ、５５ｃ、９５ａ、９５ｂ、１３５、１６５ 接着剤
５６ｂ、５６ｃ、９６ａ、９６ｂ、１３８、１６８ 基板
５７ａ、５７ｂ 光入出射面
５８ 凹凸面
８８ｂ、８９ｂ ミラー層
８４ｂ、９７ｂ、１６９ 偏光ビームスプリッタ層
８５ｂ、８６ｂ 偏光変換反射層
１２３、１５３ 第３の反射層
１３１、１６１ 第１のダイクロイックミラー
１３３、１６３ 第１の凹凸部
１３４、１６４ 第２ダイクロイックミラー
１３７、１６７ 第２の凹凸部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ストレージを扱う光学系として、ＣＤ、ＤＶＤ、光磁気ディスクなどの光記録媒体および、「Ｂｌｕ−ｒａｙ」（登録商標：以下ＢＤ）などの高密度光記録媒体（以下、「光ディスク」という）に情報の記録および再生（以下、「記録・再生」という。）を行う光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクの規格として、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤが広く普及している。ＢＤは、カバー層の厚さ（以下、基板厚さという）が０．１ｍｍの情報記録媒体に４０５ｎｍ波長帯の光源から出射された光を、開口数（以下、「ＮＡ」という。）０．８５の対物レンズにより集光させることで情報の記録・再生を行う。ＤＶＤは、基板厚さが０．６ｍｍの情報記録媒体に６６０ｎｍ波長帯の光源から出射された光を、ＮＡ０．６の対物レンズにより集光し、記録・再生を行う。また、ＣＤは、基板厚さが１．２ｍｍの情報記録媒体に７８５ｎｍ波長帯の光源から出射された光を、ＮＡ０．４５の対物レンズにより集光し、記録・再生を行う。
【０００３】
このように規格の異なる３つの光ディスクに対して、１つの対物レンズを用いて使用するそれぞれの波長帯の光を集光させる場合、上記のようにそれぞれの光ディスクの基板厚さの違いに起因して球面収差が発生する。このため、これら全ての規格の光ディスクの情報記録面上に適度な光のスポットサイズが得られず、規格の異なる３つの光ディスク全てに対して良好な記録・再生が実現できないという問題があった。
【０００４】
このような問題に対して、波長が異なる複数のレーザ光を発射し、１つの対物レンズを共有して光ディスクの規格に合わせてそれぞれの光ディスクの情報記録層に集光させる光ヘッド装置が報告されている（特許文献１）。とくに、特許文献１の光ヘッド装置において、例えば波長６３５ｎｍの光は、ビーム径が変化しない平行光で対物レンズに入射させることによって該対物レンズを透過した光が６３５ｎｍ用の光ディスクの情報記録面に良好に集光させるように設計される。さらに、波長７８５ｎｍの光は発散しながら進行する光として対物レンズに入射させることによって、対物レンズを透過した光が７８５ｎｍ用の光ディスクであるＣＤの情報記録面に良好に集光させる。つまり、入射する光の波長によって対物レンズに入射する光の発散状態を変えることによって、異なる波長の光に対し異なる規格の光ディスクの情報記録面に良好に集光させる設計がされている。
【０００５】
このようにして波長が異なる３つの光に対して１つの対物レンズを共有するとき、例えば、ＣＤ用、ＤＶＤ用に加えてＢＤ用の波長４０５ｎｍの光を利用する場合においてもこのような設計が適用できる。このとき、例えば、波長４０５ｎｍの光を平行光で入射させ、ＢＤの情報記録面に良好に集光できるように対物レンズが設計され、ＤＶＤ用の波長６６０ｎｍの光およびＣＤ用の波長７８５ｎｍの光の発散状態を変えて対物レンズに入射させることで、それぞれの光ディスクの情報記録面に良好に集光させることができる。
【０００６】
しかし、このように対物レンズに対して異なる波長の光の発散状態がそれぞれ異なって入射させる光ヘッド装置とする場合、各光ディスクから反射されて対物レンズを透過する信号光が集光する位置もそれぞれ異なる。このため、光ディスクで反射されたそれぞれの波長の光が集光する位置に配置する光検出器もそれぞれの波長の種類の数だけ必要となる。つまり、３つの異なる波長の光を取り扱う光ヘッド装置では、３つの光検出器を必要とするため、光学部品点数を大きく削減することができず光ヘッド装置の小型化の実現が困難であるとともに、光を検出するための電気制御部分も複雑化するという問題があった。
【０００７】
特許文献１の光ヘッド装置のように、光ディスクで反射されて対物レンズを透過する光のうち、一方の波長の光が平行光であって進行方向に焦点を結ばない無限光学系であって、他方の波長の光が収束しながら進行して光ディスクから有限の距離で焦点を結ぶ有限光学系であると、上記の理由より複数の波長の光を１つの光検出器で共有することができない。しかし、光ディスクで反射された波長が異なる複数の光がいずれも平行光となる無限光学系である場合、波長が異なる複数の光に対して１つのレンズでほぼ同じ距離に焦点が合うように集光させることができるので、これらを１つの光検出器で共有化することができる。このように、各光ディスクで反射された、ＢＤ用、ＤＶＤ用そしてＣＤ用の波長の光を平行光とする波長選択性互換素子を用いた光ヘッド装置が報告されている（特許文献２）。
【０００８】
とくに、特許文献２の光ヘッド装置に使用されている波長選択性互換素子には、ＢＤ用、ＤＶＤ用、ＣＤ用の波長の光がいずれも平行光で入射し、以下の作用によって球面収差が小さい集光特性を各光ディスクの情報記録面で得られるようにしている。波長選択性互換素子は、ＢＤ用の波長の光に対して作用せず直進透過させ、ＤＶＤ用の波長の光に対して１次回折光となる発散する光を発生させる。そして、ＣＤ用の波長の光に対して球面収差をキャンセルさせるため位相シフタで位相分布を含ませた平行光として透過させることによって、１つの対物レンズによって波長が異なるそれぞれの光に対して基板厚さが異なる各光ディスクの情報記録面に集光させる。また、各光ディスクで反射したそれぞれの波長の光は再び波長選択性互換素子を透過することによって平行光となって進行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０８−０５５３６３号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２の光ヘッド装置に用いられる波長選択性互換素子は、ＣＤ用の波長の光に対して開口制限をするために、光軸を含む位相シフタ領域の周辺部に回折格子からなる回折領域を形成している。この回折領域は、とくにＢＤ用の波長の光とＤＶＤ用の波長の光が入射したとき回折作用を発生させずに直進透過させるため、ＢＤ用の波長４０５ｎｍの光およびＤＶＤ用の波長６６０ｎｍの光に対し、この回折格子の凹凸形状の高さによって生じる位相差をそれぞれ２πの整数倍とし、一方、ＣＤ用の波長７８５ｎｍの光に対して直進透過する０次回折光をほぼゼロとし±１次回折光を最大とすることで開口制限機能を発生している。
【００１１】
しかしながら、この回折格子の高さによって生じる位相差を２πの整数倍となるように設計して整数の値が大きくなると、設計した波長から変動した波長の光が入射したとき０次回折効率（直進透過率）も変動する。設計した波長に対してこのように揺らぎが生じる原因としては、例えば使用温度の変化によって、光源となる半導体レーザから発振する光の波長が変化したり、半導体レーザなどの素子毎の製造ばらつきが発生したりすることに起因する。例えば、引用文献２の波長選択性互換素子の回折領域を直進透過するＢＤ用の波長の光およびＤＶＤ用の波長の光はほぼ１００％となるように設計されていても、波長の変動によって±１次回折光が発生すると、ＢＤおよびＤＶＤに集光する光量が少なくなるだけでなく、発生した±１次回折光によって集光特性を劣化させ、情報の記録・再生品質が低下する原因となることがある。また、この回折領域を直進透過するＣＤ用の波長の光はほぼ０％となるように設計されていても、波長の変動によって０次回折光（直進透過光）が発生すると、開口制限の精度が低下し回折領域を直進透過した光が球面収差を発生してＣＤに集光されるため、情報の記録・再生品質が低下するという問題があった。
【００１２】
本発明は上述の実情に鑑み、複数の波長の光を用い、これらの光に対応するそれぞれの光ディスクを用いる光ヘッド装置において、光ディスクで反射された光が平行光となるように光の発散状態を制御する機能を有する光学部品を具備することで、複数の波長の光に対して１つの光検出器を共有化できるとともに、使用する光の波長変動に対して光学特性の変化による情報の記録・再生品質が安定した光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明は、以上の点を鑑みてなされたものであって、１つ以上の光源と、前記光源から出射する波長λ１の光、波長λ２の光および波長λ３の光（λ１＜λ２＜λ３）を反射する反射ミラーと、前記反射ミラーで反射された前記波長λ１の光、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光の共通の光路中に配される対物レンズと、光ディスクで反射された前記波長λ１の光、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光を受光する１つ以上の受光素子と、を備えた光ヘッド装置であって、前記反射ミラーは、入射する前記波長λ１の光に対して発散角を変えずに反射し、入射する前記波長λ２の光および波長λ３の光のうち少なくとも一方の光に対して発散角を変えて反射する光ヘッド装置を提供する。
【００１４】
また、前記反射ミラーは、光が入射する順に第１の反射層と第２の反射層を有し、前記第１の反射層は、前記波長λ１の光および前記波長λ２の光をいずれも発散角を変えずに反射させるとともに、前記波長λ３の光を透過させる光学多層膜からなるダイクロイックミラーを有し、前記第２の反射層は、前記波長λ３の光の発散角が大きくなるように反射させる、断面がフレネルレンズ形状である凹凸部と、前記凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１５】
また、前記第１の反射層は、透明基板と前記ダイクロイックミラーからなる上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１６】
前記透明基板は、光が入射および出射する異なる２つの入出射面を有し、前記ダイクロイックミラー面と２つの前記入出射面とがなす角度が約４５°、２つの前記入出射面がなす角度が約９０°である上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１７】
また、前記第２の反射層は、前記波長λ３の光のうち第１の直線偏光の光に対して発散角を変えずに反射させ、前記第１の直線偏光の光と直交する第２の直線偏光の光に対して発散角を変えて反射する上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１８】
また、前記第２の反射層は、少なくとも波長λ３の光を反射する平坦な反射部と、前記反射部の上に前記凹凸部とを有し、前記凹凸部は、前記波長λ３の光に対して常光屈折率ｎｏ、異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）となる複屈折性材料からなり、前記凹凸部の少なくとも凹部にｎｏまたはｎｅに略等しい透明材料が形成される上記の光ヘッド装置を提供する。
【００１９】
また、前記第２の反射層は、光が入射する順に、少なくとも波長λ３の光のうち前記第１の直線偏光の光を反射し前記第２の直線偏光の光を透過する偏光ビームスプリッタと、前記凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する上記の光ヘッド装置を提供する。
【００２０】
また、前記反射ミラーは、光が入射する順に第１の反射層と第２の反射層と第３の反射層を有し、前記第１の反射層は、前記波長λ１の光に対して発散角を変えずに反射させるとともに、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光をいずれも透過させる光学多層膜からなる第１のダイクロイックミラーを有し、前記第２の反射層は、断面がフレネルレンズ形状である第１の凹凸部と、前記第１の凹凸部の凹凸面に前記波長λ２の波長の光を反射させるとともに、前記波長λ３の光を透過させる光学多層膜からなる第２のダイクロイックミラーを有し、前記第３の反射層は、断面がフレネルレンズ形状である第２の凹凸部と、前記第１の凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する上記の光ヘッド装置を提供する。
【００２１】
また、前記第２の反射層は、前記第１の反射層側に、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光のうち第１の直線偏光を反射し、前記第１の直線偏光と直交する前記第２の直線偏光を透過する偏光ビームスプリッタを備える上記の光ヘッド装置を提供する。
【００２２】
さらに、前記波長λ１は波長３８５〜４２０ｎｍの４０５ｎｍ波長帯であり、前記波長λ２は波長６４０〜６７５ｎｍの６６０ｎｍ波長帯であり、さらに前記波長λ３は波長７７０〜８００ｎｍの７８５ｎｍ波長帯である上記の光ヘッド装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、複数の波長の光を用い、これらの光に対応するそれぞれの光ディスクの記録・再生を行う光ヘッド装置において、入射する光の波長によってその発散状態を変える機能と光ディスク方向に偏向させる機能を併せ持つ反射ミラーを用い、とくに光ディスクから反射されたこれらの光を反射ミラーによって平行光とすることで複数の波長に対して１つの光検出器を共有化でき、光ヘッド装置の小型化を実現できる。さらに、設計波長に対して変動した波長の光に対して光学特性が安定した反射ミラーであるので、１つの対物レンズを共有して情報の記録・再生品質が安定した光ヘッド装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態に係る光ヘッド装置の構成例を示す模式図
【図２】光の発散角を定義するための模式図
【図３】第１の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの反射作用を示す模式図
【図４】第１の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの構成を示す断面模式図
【図５】第１の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの具体的構成を示す断面模式図
【図６】反射ミラーの凹凸部で反射した光の光路長の分布を示すグラフ
【図７】反射ミラーの凹凸部に入射した光および反射した光の発散状態を示す模式図
【図８】ブレーズ形状および擬似ブレーズ形状の深さの定義を示す模式図
【図９】第２の実施形態に係る光ヘッド装置の構成例を示す模式図
【図１０】第２の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーにより光の反射作用を示す模式図
【図１１】第２の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの構成および入射する光の様子を示す模式図
【図１２】第２の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの具体的構成を示す断面模式図
【図１３】第３の実施形態に係る光ヘッド装置の構成例を示す模式図
【図１４】第３の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの反射作用を示す模式図
【図１５】第３の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの具体的構成を示す断面模式図
【図１６】第４の実施形態に係る光ヘッド装置の構成例を示す模式図
【図１７】第４の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの反射作用を示す模式図
【図１８】第４の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーの具体的構成を示す断面模式図
【図１９】第４の実施形態に係る光ヘッド装置に用いられる反射ミラーにより光の反射作用を示す模式図
【図２０】実施例１に係るダイクロイックミラーに入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２１】実施例２に係るダイクロイックミラーに入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２２】実施例３に係るダイクロイックミラーに入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２３】実施例５に係るビームスプリッタ層に入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２４】実施例６に係る第１のダイクロイックミラーに入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２５】実施例６に係る第２のダイクロイックミラーに入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【図２６】実施例７に係るビームスプリッタ層に入射する光の波長に対する透過率の関係を示すシミュレーション結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る光ヘッド装置１０の概念的な構成を示す模式図である。光ヘッド装置１０は、波長λ１の光を出射する光源１１ａと、波長λ２の光および波長λ３の光を出射するモノシリックタイプの光源１１ｂを備えている。光源１１ａおよび光源１１ｂから出射した光は光ディスク１８に到達し、光源１１ａから出射し光ディスク１８で反射された光は光検出器２０ａに、光源１１ｂから出射し光ディスク１８で反射された光は光検出器２０ｂに到達する。これらの光源から出射される光の光路を図１では点線で示し、以下、光源から光ディスクに至るまでの光路を「往路」とし、光ディスクから光検出器に至るまでの光路を「復路」として説明する。なお、各波長の長さは、λ１＜λ２＜λ３の関係を有する。とくに、後述する４０５ｎｍ波長帯は、波長３８５〜４２０ｎｍ、６６０ｎｍ波長帯は、波長６４０〜６７５ｎｍ、７８５ｎｍ波長帯は、波長７７０〜８００ｎｍとする。
【００２６】
光源１１ａから出射した波長λ１の光は、カップリングレンズ１２ａによって後述する平行に進行する光（以下、平行光という）となる。カップリングレンズ１２ａを透過した平行光は、偏光ビームスプリッタ１３ａおよびダイクロイックミラー１４を透過し、反射ミラー１５で光ディスク１８の方向へ反射される。反射ミラー１５から光ディスク１８に至る光路中には、入射する光の波長に対して１／４の位相差を与える１／４波長板１６および対物レンズ１７がこの順番で配置され、光ディスク１８の情報記録面には円偏光の光となって集光される。なお、ここで、ダイクロイックミラー１４は、波長λ１の光は透過し、波長λ２の光および波長λ３の光は反射する機能を有する。波長λ１の光は、光ディスク１８で反射されて往路とは逆回りの円偏光の光となって対物レンズ１７、１／４波長板１６の順に透過し、往路の直線偏光の光と直交する直線偏光の光となって反射ミラー１５で反射される。そしてダイクロイックミラー１４を透過し、偏光ビームスプリッタ１３ａで反射され、カップリングレンズ１９ａを透過し光検出器２０ａに到達する。また、図示しないが、各光源から出射した光のビーム径を制御するための開口制限機能を有する光学素子を備えてもよい。
【００２７】
光源１１ｂから出射した波長λ２の光および波長λ３の光は、カップリングレンズ１２ｂによって発散角が変えられた光となって進行する。図２は、光の発散角（状態）について定義するための模式図である。図２（ａ）は、光２１がＸ方向に発散しながら進行する様子を光軸に沿った断面で示す模式図であり、図２（ｂ）は、光軸上の点Ｃ１を含み光軸と直交し直線Ａ−Ａ´に沿った平面（Ｙ−Ｚ面）を示す模式図、図２（ｃ）は、点Ｃ１と異なる光軸上の点Ｃ２を含み光軸と直交し直線Ｂ−Ｂ´に沿った平面（Ｙ−Ｚ面）を示す模式図である。
【００２８】
ここで、発散角とは、光軸と進行方向に連続（直線）的に変化する光の軌道とがなす角度であり、とくに光学系の瞳（レンズ）の最外周部分を通過する光の軌道とがなす角度のことをいう。ここで、光軸と直交する平面における光強度分布は光軸が最大の光強度となるガウシアン分布であって、光軸における光強度を１としたとき、光の半径は、光軸を基点として１／ｅ２の光強度となる距離として定義する。また、ビーム径はこの光の半径の２倍の距離に相当する。なお、このビーム径を有する領域を「有効領域」と定義し、この有効領域は光学系の瞳（レンズ）の領域よりも大きく設計されてもよい。
【００２９】
図２は、光の発散角について説明するための模式図であって、ここでは簡単のため、光学系の瞳（レンズ）の最外周部分を通過する光が有効領域の最外周部分と一致するものとして説明する。光軸と直交し直線Ａ−Ａ´に沿った平面における光の半径をＲ１とし、光軸（点Ｃ１）からＲ１の距離となる＋Ｚ方向の点を点Ｐ１とする。そして、光軸と直交し直線Ｂ−Ｂ´に沿った平面における光の半径をＲ２とし、光軸（点Ｃ２）からＲ２の距離となる＋Ｚ方向の点を点Ｐ２とする。このとき、光は＋Ｘ方向（点Ｃ１から点Ｃ２の方向へ）に進行するものと考えると、光軸（直線Ｃ１−Ｃ２）と直線Ｐ１−Ｐ２とがなす角度θを発散角という。
【００３０】
なお、図２（ａ）では、直線Ｂ−Ｂ´に沿った平面において＋Ｚ方向に距離Ｒ１となる点を点Ｐ´とし、直線Ｐ１−Ｐ１´と、直線Ｐ１−Ｐ２との角度をθ（＝発散角）としているが、意味は同じである。発散角θの符号は、光が拡散しながら進行する場合プラス（＋）であって、光が収束しながら進行する場合はマイナス（−）である。例えば、図２（ａ）の光が、−Ｘ方向に進行する場合、発散角は−θとなる。なお、発散角θ＞０であるとき光は「発散状態」、θ＜０であるとき光は「収束状態」と表現する。また、平行光は、θ＝０であるので、「発散状態」でも「収束状態」でもない。さらに「発散状態」となる光を「発散光」、「収束状態」となる光を「収束光」として説明する。
【００３１】
ここで、図１の光ヘッド装置１０において、カップリングレンズ１２ｂを出射する波長λ２の光および波長λ３の光は、発散角θ＞０の値で進行するように調整される。カップリングレンズ１２ｂを出射したこれらの波長の光は、偏光ビームスプリッタ１３ｂおよびダイクロイックミラー１４を反射し、さらに反射ミラー１５で反射して光ディスク１８の方向へ進行する。光ディスク１８で反射された復路の光は、往路の直線偏光の光と直交する直線偏光の光となって再び反射ミラー１５およびダイクロイックミラー１４で反射され、偏光ビームスプリッタ１３ｂおよびカップリングレンズ１９ｂを直進透過し光検出器２０ｂに到達する。このとき、後述するように、復路の光は反射ミラー１５によって各波長の光の発散角を調整することができるので、波長λ２の光および波長λ３の光いずれも１つの光検出器２０ｂを共有することができる。
【００３２】
光検出器２０ａおよび２０ｂでは、光ディスク１８の情報記録面に記録された情報の再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号などが検出される。なお、光ヘッド装置１０は、検出されたフォーカスエラー信号に基づいて対物レンズ１７を光軸方向に制御する図示しないフォーカスサーボと、トラッキングエラー信号に基づいて対物レンズ１７を光軸に対して垂直方向に制御する図示しないトラッキングサーボと、を備える。
【００３３】
次に、本実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラーの構成について説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、反射ミラー１５の作用を説明するための模式図であり、図１の光ヘッド装置１０のうち、反射ミラー１５、対物レンズ１７および光ディスク１８のみを取り上げ、またそれぞれの波長の光の入射および反射の様子も併せて示すものである。なお、ここでは１／４波長板は図示せずに省略している。また、光ディスク１８は、波長の異なる３つの光に対応する３つの規格の光ディスクについて模式的に示すものであり、波長λ１に対応する光ディスクの情報記録面を１８ａ、波長λ２に対応する光ディスクの情報記録面を１８ｂ、波長λ３に対応する光ディスクの情報記録面を１８ｃに示す。また、図３（ａ）に実線で波長λ１の光３１の集光の様子を示し、図３（ｂ）に実線で波長λ２の光３２、点線で波長λ３の光３３の集光の様子を示す。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）の一点鎖線は各波長の光に共通する光軸を示す。
【００３４】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように波長λ１の光、波長λ２の光および波長λ３の光は光軸が反射ミラー１５に対して約４５°の角度をなして入射する。まず、図３（ａ）に示すように、反射ミラー１５は、波長λ１の平行光に対して光の発散角を変えずに、つまり平行光のままＺ方向に反射して対物レンズ１７へ進行する。また、ここで対物レンズ１７は、波長λ１の平行光が入射するときに情報記録面１８ａに集光されるように設計されている。このため、反射ミラー１５は、平行光（発散角θ１＝０）で入射する波長λ１の光３１に対して発散角を変えないよう平行光のまま反射させる機能を有する。
【００３５】
一方、図３（ｂ）に示すように、波長λ２の光３２は、発散角θ２＞０となる発散光で反射ミラー１５に入射し、そして反射ミラー１５で反射されるが、発散角を変えないまま対物レンズ１７に入射する。また、波長λ２の光３２の発散角θ２は、波長λ２の光３２に対する対物レンズ１７の球面収差を低減するために図１のカップリングレンズ１２ｂによって最適化されている。また、前述のように光路中に開口制御機能を有する光学素子を配置して調整してもよい。そのため、特定の発散角θ２で対物レンズ１７に入射する波長λ２の光３２は、情報記録面１８ｂに集光する。
【００３６】
また、波長λ３の光３３も同様にカップリングレンズ１２ｂによって発散光となって反射ミラー１５に入射する。反射ミラー１５は、入射する波長λ３の光３３に対して、入射する光の発散角θ３よりも反射して対物レンズ１７側に進行する光の発散角θ３´が大きくなるように作用する。反射ミラー１５に入射する波長λ３の光３３の発散角θ３は、光源１１ｂの出射角とカップリングレンズ１２ｂによって決定されるが、カップリングレンズ１２ｂは波長λ２の光３２の発散角θ２を最適化するように調整されている。そのため、波長λ３の光３３に対しては、カップリングレンズ１２ｂとは別の方法で発散角の調整をする方が、波長λ３の光３３に対する対物レンズでの球面収差を抑制するのに都合がよい。本実施形態では、反射ミラー１５は、波長λ３の光３３に対して発散角を大きくして（θ３＜θ３´）反射する作用を有しているため、球面収差を低減するとともに対物レンズ１７によって情報記録面１８ｃに集光される。
【００３７】
次に、本実施形態の光ヘッド装置にかかる反射ミラー１５の具体的構成の一例について図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）の反射ミラー４０ａは、光が入射する方から順に第１の反射層４１ａと第２の反射層４２ａが積層されてなる。このように反射ミラー４０ａの光入射面が、光入射方向（Ｘ方向またはＺ方向）に対して約４５°の角度をなすように設定されているとき、第１の反射層４１ａは、Ｘ方向から入射する波長λ１の光と波長λ２の光をＺ方向へ反射し、Ｘ方向から入射する波長λ３の光を直進透過する機能を有する。一方、第２の反射層４２ａはＸ方向から入射する波長λ３の光をＺ方向に反射する機能を有する。同様に、第１の反射層４１ａは、Ｚ方向から入射する波長λ１の光と波長λ２の光をＸ方向へ反射し、Ｚ方向から入射する波長λ３の光を直進透過する機能を有し、第２の反射層４２ａはＺ方向から入射する波長λ３の光をＸ方向に反射する機能を有する。
【００３８】
図４（ｂ）に示す反射ミラー４０ｂは、第１の反射層４１ｂと第２の反射層４２ｂおよび４２ｃとが透明基板４３に接着された構造からなる。このように反射ミラー４０ｂの光入射面（第１の反射層４１ｂ）が、光入射方向（Ｘ方向またはＺ方向）に対して約４５°の角度をなすように設定されているとき、第１の反射層４１ｂは、Ｘ方向から入射する波長λ１の光および波長λ２の光をＺ方向へ反射し、Ｘ方向から入射する波長λ３の光を直進透過する機能を有する。また、第２の反射層４２ｂおよび４２ｃは波長λ３の光を反射する機能を有する。第２の反射層４２ｂは、Ｘ方向から入射する波長λ３の光を第２の反射層４２ｃの方向へ反射し、さらに第２の反射層４２ｃで反射してＺ方向に向けて進行させる。また、Ｚ方向から入射する波長λ１、波長λ２および波長λ３の光が反射してＸ方向に向けて進行させる場合、それぞれの波長の光は、上記と逆の経路を辿って進行する。
【００３９】
第１の反射層４１ａおよび４１ｂは具体的に、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなるダイクロイックミラーを用いることができる。また、第２の反射層４２ａ、４２ｂおよび４２ｃとしては、球面形状をしたミラー、反射型の回折格子の形状を有する回折素子（回折レンズ）を用いることができる。
【００４０】
図４（ａ）に示す反射ミラー４０ａの具体的な構成例として、図５（ａ）、図５（ｂ）および図５（ｃ）それぞれに反射ミラー５０ａ、５０ｂおよび５０ｃの断面模式図を示す。反射ミラー５０ａは、透明基板５２ａの片面に波長λ１の光および波長λ２の光を反射し、波長λ３の光を透過するダイクロイックミラー５１ａが成膜されている。そして、透明基板５２ａの他方の面には波長λ３の光の発散角を変化させる凹凸部５３ａと、凹凸部５３ａの凹凸面に反射部５４ａが形成されてなる、反射型の回折格子構造を有している。回折格子構造とする場合、後述する回折レンズ形状とし、とくに波長λ３の光が入射したとき、入射光の発散角θ３に対して反射した波長λ３の光の発散角θ３´（θ３＜θ３´）を大きくして反射させる凹レンズの機能を有するとよい。また、図４（ａ）の第１の反射層４１ａは、ダイクロイックミラー５１ａに相当するが、透明基板５２ａを含んでもよい。さらに、図４（ａ）の第２の反射層４２ａは、凹凸部５３ａと反射部５４ａから構成される部分に相当するが、透明基板５２ａを含んでもよい。また、凹凸部５３ａは透明基板５２ａと同一材料であって、透明基板５２ａを加工して形成されものであってもよい。
【００４１】
反射ミラー５０ｂは、透明基板５２ｂの片面に波長λ１の光および波長λ２の光を反射し、波長λ３の光を透過するダイクロイックミラー５１ｂが成膜されている。また、基板５６ｂには回折格子となる凹凸部５３ｂと凹凸部５３ｂの凹凸面に反射部５４ｂが形成されてなる、反射型の回折格子構造を有している。回折格子構造とする場合、凹凸部５３ａと同様に凹レンズの機能を有するとよい。そしてダイクロイックミラー５１ｂと反射部５４ｂを凹凸の少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤５５ｂで一体化される。接着剤としては、ＵＶ硬化型や熱硬化型の接着剤を使用することができる。また、図４（ａ）の第１の反射層４１ａは、ダイクロイックミラー５１ｂに相当するが、透明基板５２ｂを含んでもよい。さらに、図４（ａ）の第２の反射層４２ａは、凹凸部５３ｂと反射部５４ｂから構成される部分に相当するが、接着剤５５ｂや基板５６ｂを含んでもよい。なお、基板５６ｂは光が入射しないので透明でなくてもよい。また、凹凸部５３ｂは基板５６ｂと同一材料であって、基板５６ｂを加工して形成されものであってもよい。また、反射部５４ｂは、凹凸部５３ｂの凹凸面に形成されているが、接着剤５５ｂの屈折率と凹凸部５３ｂの屈折率とが異なる組み合わせとして、反射部５４に相当する反射機能を基板５６ｂ面に形成してもよい。
【００４２】
反射ミラー５０ｃは、反射ミラー５０ｂに含まれる平坦な透明基板５２ｂの代わりに断面が直角二等辺三角形となる三角柱の形状を有する透明基板５２ｃを備えるものである。そして、この直角二等辺三角形のうち辺の長さが最も長い辺を有する面上に波長λ１の光および波長λ２の光を反射し、波長λ３の光を透過するダイクロイックミラー５１ｃが成膜されている。透明基板５２ｃは光入出面５７ａ、５７ｂを有し、光（光軸）は、この入出射面５７ａの法線方向に平行する方向に入射したり反射して出射したりする。このようにすると、反射ミラー５０ｃに入射する前や出射した後の媒質の屈折率と透明基板５３ｃの屈折率との差があってもダイクロイックミラー５１ｃ面への光の入射角度を約４５°とすることができる。なお、入射する光を９０°偏向させるように反射する場合は断面が直角三角形としたが、９０°とは異なる角度に偏向させる場合は適宜、透明基板５２ｃの形状を変えてもよい。その場合、二等辺三角形の底辺上にダイクロイックミラー５１ｃに相当する膜が形成されていればよい。
【００４３】
また、基板５６ｃには回折格子となる凹凸部５３ｃと凹凸部５３ｃの凹凸面に反射部５４ｃが形成されてなる、反射型の回折格子構造を有している。回折格子構造とする場合、凹凸部５３ｂと同様に凹レンズの機能を有するとよい。そしてダイクロイックミラー５１ｃと反射部５４ｃを凹凸の少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤５５ｃで一体化される。接着剤としては、ＵＶ硬化型や熱硬化型の接着剤を使用することができる。また、図４（ａ）の第１の反射層４１ａは、ダイクロイックミラー５１ｃと透明基板５２ｃからなる。さらに、図４（ａ）の第２の反射層４２ａは、凹凸部５３ｃと反射部５４ｃから構成される部分に相当するが、接着剤５５ｃや基板５６ｃを含んでもよい。なお、基板５６ｃは光が入射しないので透明でなくてもよい。また、凹凸部５３ｃは基板５６ｃと同一材料であって、基板５２ｃを加工して形成されものであってもよい。また、反射部５４ｃは、凹凸部５３ｃの凹凸面に形成されているが、接着剤５５ｃの屈折率と凹凸部５３ｃの屈折率とが異なる組み合わせとして、反射部５４に相当する反射機能を基板５６ｃ面に形成してもよい。
【００４４】
次に反射型の回折レンズの形状について反射ミラー５０ａを用いて説明する。凹凸部５３ａの凹凸面は、入射する光が発散角を変えて反射されるような形状を有する。そして、光が例えば入射角４５°のように凹凸面に対して斜め方向から入射するので、凹凸部５３ａで反射された光の強度分布が大きく乱れないように、凹凸面の形状は、光軸を中心としたとき非対称となる形状となる。これは、入射する光を垂直方向に偏向させるために入射角度が約４５°となるように配置しているため、反射した光の光軸と垂直となる断面形状が、円形から歪んだ形状が大きな非対称性とならないようにするためである。
【００４５】
次に、例として、反射ミラー５０ａの凹凸部５３ａのブレーズ（鋸歯）形状について説明する。反射ミラー５０ａに入射する平面波の波面において、光軸より座標（ｘ，ｙ）の位置を反射する光線の光路長差ＯＰＤ（ｘ，ｙ）は、
ＯＰＤ（ｘ，ｙ）＝ａｘ２＋ｂｘｙ＋ｃｙ２＋ｄｘ３＋・・・ ・・・ （１）
ａ，ｂ，ｃ，ｄ，・・・；定数
の関数を満たすようにする。なお、入射する波長λ３の光が所望の発散角に変わるように反射させるために、上記の各定数を決める。
【００４６】
ここで、図６（ａ）は、反射した光の発散角が変わるとともに光軸と垂直となる光の断面形状が大きな非対称性とならないようにしたとき、光軸を含む断面における光路長差を符号αで示した曲線の例である。例えば、横軸をＸ軸方向としたとき、縦軸は光路長差ＯＰＤを入射光の波長λ３を単位として表記したものである。そして、波長λ３の入射光に対して、λ３の整数倍の光路長差を有し反射部で反射する波面は同等を見なすことができる。図６（ｂ）は、図６（ａ）のαで示すグラフ（光路長差）を波長λ３間隔で分割して光路長差をゼロの面に投影した光路長差を示すグラフであり、グラフαと実質的に同等である。そして、グラフβで示される光路長差は、全てλ３以内であり、これを反映させて断面が鋸歯状となっているものである。また、反射ミラー５０ａで反射された光の発散状態はこの符号αの曲線の状態に依存するので、反射した波長λ３の光が所望の発散角となるように調整し、それに合わせて図６（ｂ）に示す曲線βのように凹凸の隣り合う頂点（山や谷同士）の間隔を設計するとよい。また、この曲線βのような分布を有する形状をフレネルレンズ形状として説明する。
【００４７】
図７は、このような光路長差の分布を有するフレネルレンズ形状の凹凸（ミラー）面５８に、入射する波長λ３の光５９ａが、入射面に対して４５°方向に進行して反射するときの光５９ｂの例を示す模式図である。また、点線および一点鎖線は、光線を追跡した線であって、凹凸面５８に入射する各部分においてそれぞれ回折角を変えて反射させる。このように、反射ミラーは、式（１）を用いて求めた光路長の分布によって、反射した光の発散角を調整できるように各定数を決定するとよく、凹凸部の反射作用に加え、凹レンズとしての機能を合わせ持つことができる。
【００４８】
また、フレネルレンズ形状となる凹凸部の断面はブレーズ形状に限らず、ブレーズ形状を階段状に近似した疑似ブレーズ形状であってもよい。図８は、ブレーズ形状と疑似ブレーズ形状の深さｄとステップ数Ｎとの関係を説明する模式図である。図８（ａ）は、ブレーズ形状の断面模式図であって、ブレーズ形状の深さをｄとしたものである。図８（ｂ）は、図８（ａ）のブレーズ形状に相当する疑似ブレーズ形状を示すものである。ここで、図８（ｂ）に示すように、擬似ブレーズ形状に加工するときの凹凸部の物理的な厚さｄ´は、ステップ数Ｎの場合、ｄ×（Ｎ−１）／Ｎに相当する。なお、ステップ数は、凹凸部の断面の１つの周期において異なる段差の数を示すものであり、１つのステップの幅は１つの周期においていずれも同じものである。このような疑似ブレーズ形状は、例えば、フォトリソグラフィおよびエッチング加工の一連の工程を繰り返すことで作製することができる。
【００４９】
このような機能をもつ反射ミラー１５を光ヘッド装置１０に配置することで、３つの異なる波長λ１、λ２およびλ３それぞれの光に対して、一つの対物レンズに入射する光の発散角を調整することができる。そして、各波長に対応する光ディスク１８の情報記録面１８ａ、１８ｂおよび１８ｃにそれぞれ良好に集光させることができ、規格の異なる光ディスクの記録・再生の互換性ができるとともに高品質の光ヘッド装置を実現することができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図９は、本実施形態にかかる光ヘッド装置６０の概念的な構成を示す模式図である。第１の実施形態にかかる光ヘッド装置１０と異なるのは、波長λ２の光を出射する光源６１ｂと波長λ３の光を出射する光源６１ｃを配置したものであり、それに対応してそれぞれカップリングレンズ６２ｂとカップリングレンズ６２ｃを配置しているところである。また、偏光ビームスプリッタ６３ｂは波長λ２の光のうち往路の光を反射し、復路の光を透過する。偏光ビームスプリッタ６３ｃは波長λ３の光のうち往路の光を反射するとともに復路の光を透過し、波長λ２の光のうち往路および復路の光いずれも透過する機能を有する。また、光ヘッド装置６０において光ヘッド装置１０と同じ機能を有するものは同じ番号を付して説明の重複を避ける。
【００５１】
光源６１ｂから出射した波長λ２の光は、カップリングレンズ６２ｂによって発散角が変えられた発散光（発散角＞０）となって進行する。カップリングレンズ６２ｂを出射した波長λ２の発散光は、偏光ビームスプリッタ６３ｂで反射され、偏光ビームスプリッタ６３ｃを透過し、ダイクロイックミラー１４を反射し、さらに反射ミラー６５で反射して光ディスク１８に進行する。光ディスク１８で反射された復路の光は、往路の直線偏光の光と直交する直線偏光の光となって再び反射ミラー６５およびダイクロイックミラー１４で反射され、偏光ビームスプリッタ６３ｃ、偏光ビームスプリッタ６３ｂおよびカップリングレンズ１９ｂを透過し光検出器２０ｂに到達する。
【００５２】
また、光源６１ｃから出射した波長λ３の光は、カップリングレンズ６２ｃによって発散角が変えられた発散光（発散角＞０）となって進行する。カップリングレンズ６２ｃを出射した光は、偏光ビームスプリッタ６３ｃで反射され、ダイクロイックミラー１４を反射し、さらに反射ミラー６５で反射して光ディスク１８に進行する。光ディスク１８で反射された復路の光は、往路の直線偏光と直交する直線偏光の光となって再び反射ミラー６５およびダイクロイックミラー１４で反射され、偏光ビームスプリッタ６３ｃ、偏光ビームスプリッタ６３ｂおよびカップリングレンズ１９ｂを透過し光検出器２０ｂに到達する。
【００５３】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、本実施形態にかかる反射ミラー６５の作用を説明するための模式図であり、図９の光ヘッド装置６０のうち、反射ミラー６５、対物レンズ１７および光ディスク１８のみを取り上げ、またそれぞれの波長の光の入射および反射の様子も併せて示すものである。なお、１／４波長板は図示せずに省略している。また、図１０（ａ）は波長λ２の光７２の集光の様子を示すものである。図１０（ｂ）は波長λ３の光の様子を示すものであって、実線は往路の光および復路うち光ディスク１８から反射ミラー６５までの光７３ａ、点線は復路の光のうち反射ミラー６５を反射する光７３ｂを示す。
【００５４】
波長λ１の光に対しては、第１の実施形態と同様に（図示しない）平行光が反射ミラー６５に入射し、対物レンズ１７の光軸の方向へ平行光のまま進行する。一方、波長λ２の光は発散光であって、反射ミラー６５で反射され発散角を変えないまま対物レンズ１７に入射する。また、波長λ２の光７２の発散角は、波長λ２の光７２に対する対物レンズ１７の球面収差を低減するために図９のカップリングレンズ６２ｂによって最適化されている。そのため、特定の発散角で対物レンズ１７に入射する波長λ２の光７２は、情報記録面１８ｂに集光する。また、図示しないが、各光源から出射した光のビーム径を制御するための開口制限機能を有する光学素子を備えてもよい。
【００５５】
また、波長λ３の光７３ａも同様にカップリングレンズ６２ｃによって発散光となって反射ミラー６５に入射する。また、反射ミラー６５に入射する波長λ３の往路の光７３ａの偏光状態は、図１０（ｂ）において特定の偏光方向を有する。ここでは、この偏光方向をＹ方向に振動する直線偏光（＝Ｓ偏光）とし、Ｓ偏光で入射する波長λ３の光は発散角を変えないまま反射し対物レンズ１７の光軸に沿って進行し、対物レンズ１７によって情報記録面１８ｃに集光する。一方、光ディスク１８で反射された光は、図示しない１／４波長板を透過してＸ方向の直線偏光の光となって反射ミラー６５に入射する。なお、ここではＺ方向に進行する光のうちＸ方向の直線偏光の光およびＸ方向に進行する光のうちＺ方向に振動する直線偏光の光をＰ偏光とする。反射ミラー６５にＳ偏光で入射して反射する復路の光７３ｂは、入射する収束光（発散角＜０）よりも大きい発散角を有する収束光となって進行する。以下の実施形態においてもとくに説明が無い場合、Ｓ偏光およびＰ偏光は上記の偏光状態であるとする。
【００５６】
このように入射する光の偏光状態によって発散角が異なる機能を有する反射ミラー６５を用いると、往路の波長λ３の光７３ａの発散角と復路の波長λ３の光７３ｂの発散角を異ならせることができ、波長λ３の光に合わせて集光位置を設定した光検出器２０ｂの位置に波長λ３の光も集光できるように調整することができる。なお、波長λ３の光に対する反射ミラー６５の機能は、Ｐ偏光の入射光で発散角を変えず、Ｓ偏光の入射光で発散角を変える機能を有するものであってもよい。
【００５７】
本実施形態の光ヘッド装置にかかる反射ミラー６５の具体的構成の一例について図１１（ａ）および図１１（ｂ）の断面模式図を用いて説明する。また、図１１には、反射ミラー８０ａおよび８０ｂに対して、入射するＰ偏光およびＳ偏光の具体的な透過／反射機能を模式的に示す。図１１（ａ）の反射ミラー８０ａは、光が入射する順に第１の反射層８１ａと第２の反射層８２ｂとが積層された構成を有する。まず、第１の反射層８１ａは、波長λ１の光および波長λ２の光を反射し、波長λ３の光を透過する。そして、第２の反射層８２ａは、波長λ３の光のうち第１の直線偏光の光は発散角を変えずに反射させ、第１の直線偏光の光と直交する第２の直線偏光の光は発散角を変えて反射させる機能を有する。なお、以下、第１の直線偏光の光をＳ偏光、第２の直線偏光の光をＰ偏光として説明するが、第１の直線偏光の光がＰ偏光、第２の直線偏光の光がＳ偏光であってもよい。
【００５８】
また、図１１（ｂ）の反射ミラー８０ｂは、反射ミラー８０ａの第１の反射層８１ａと同じ機能を有する第１の反射層８１ｂを有する。そして、反射ミラー８０ａの第２の反射層８２ａと同じ機能を有する第２の反射層８２ｂを有する。第２の反射層８２ｂは、第１の反射層８１ｂと接する偏光ビームスプリッタ層８４ｂと、偏光変換反射層８５ｂと、８６ｂとが三角柱の形状となる透明基板８３ｂに接着されて構成されている。偏光変換反射層８５ｂ、８６ｂは、１／４波長板８７ｂと光の発散角を変えるミラー層８８ｂまたは８９ｂが積層されてなる。また、偏光変換反射層８５ｂ、８６ｂは、三角柱の形状となる透明基板８３ｂの側面のうち直角となる面にそれぞれ配置され、偏光ビームスプリッタ層８４ｂはもう一つの面に配置され、光の進行方向に対して約４５°の角度をなしているものとする。なお、１／４波長板８７ｂは、少なくとも入射する波長λ３の光に対して機能していればよい。
【００５９】
ここで、偏光ビームスプリッタ層８４ｂは、波長λ３のＳ偏光を反射させＰ偏光を透過させる機能を有する。Ｘ方向に進行する波長λ３のＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ層８４ｂで発散角を変えずに反射する。一方、（光ディスクで反射されて）Ｚ方向から入射する波長λ３の復路のＰ偏光は、ビームスプリッタ層８４ｂを透過する。透過したＰ偏光は偏光変換反射層８６ｂに入射する。そして、１／４波長板８７ｂで円偏光となってミラー層８９ｂで反射され、再び１／４波長板８７ｂによってＳ偏光に変換され、ビームスプリッタ層８４ｂで反射されて偏光変換反射層８５ｂ側に進行する。偏光変換反射層８５ｂに入射するＰ偏光は、１／４波長板８７ｂで円偏光の光となってミラー層８８ｂで反射され、再び１／４波長板８７ｂによってＰ偏光に変換される。Ｐ偏光に変換された光は、偏光ビームスプリッタ層８４ｂおよび第１の反射層８１ｂを直進透過する。このとき、反射ミラー層８８ｂと反射ミラー層８９ｂの少なくとも一方で、発散角を変化させる作用が発生するように構成される。
【００６０】
反射ミラー８０ａの第１の反射層８１ａおよび８１ｂは、具体的に、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなるダイクロイックミラーを用いることができる。また、第２の反射層８２ａとしては、波長λ３の光で入射するＳ偏光を反射しＰ偏光を透過させる偏光ビームスプリッタと反射型の回折素子とを組み合わせたもの、複屈折性材料により形成された透過型回折格子と少なくとも波長λ３の光を反射するミラーを組み合わせたもの、そして、波長λ３の光のうちＰ偏光を回折して反射し、Ｓ偏光を透過させる機能を有する反射型回折素子と透過するＳ偏光の光を反射するミラーを組み合わせたもの、などを用いることができる。また、例えば、反射ミラー８０ｂのミラー層８８ｂは、図５（ａ）の凹凸部５３ａと、凹凸部５３ａの面に反射部５４ａが形成されてなる、反射型の回折格子構造と同様のものが形成され、反射するとともに発散角を変化させる機能を有する。
【００６１】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、本実施形態の光ヘッド装置に係る図１１（ａ）の反射ミラー８０ａの具体的な構成を示す断面模式図の一例である。反射ミラー９０ａは、透明基板９２ａの片面に波長λ１の光および波長λ２の光を反射させ、波長λ３の光を透過させるダイクロイックミラー９１ａが成膜されている。また、（透明）基板９６ａには少なくともλ３の光を反射させる平坦な反射部９４ａと、そして反射部９４ａ上に複屈折性材料からなり凹レンズ機能を有する回折格子である凹凸部９３ａが形成されており、凹凸部９３ａの少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤９５ａで一体化される。なお、凹凸部９３ａは、図６（ｂ）に示すような光軸に対して非対称となる形状を有する。
【００６２】
また、接着剤９５ａは凹凸部９３ａを構成する複屈折性材料の常光屈折率（ｎｏ）と略一致しており、常光屈折率となる偏光方向の光に対して回折格子として作用しないようにする。一方、複屈折性材料の異常光屈折率（ｎｅ）となる偏光方向の光に対して回折作用が発
生するとともに反射部９４ａで反射される。なお、接着剤９５ａの屈折率は異常光屈折率（ｎｅ）に一致させ、複屈折性材料の異常光屈折率（ｎｏ）となる偏光方向の光に対して回折作用を発現させてもよい。また、図１１（ａ）の第１の反射層８１ａは、図１２（ａ）の反射ミラー９０ａのダイクロイックミラー９１ａに相当するが、透明基板９２ａを含んでもよい。さらに、図１１（ａ）の第２の反射層８２ａは、図１２（ａ）の反射ミラー９０ａの凹凸部９３ａと反射部９４ａから構成される部分に相当するが、接着剤９５ａや基板９６ａを含んでもよい。なお、基板９６ａは光が入射しないので平坦であれば透明でなくてもよい。
【００６３】
この構成により、反射ミラー９０ａに入射する波長λ１の光および波長λ２の光は偏光状態に関係せずにダイクロイックミラー９１ａで発散角を変えずに反射する。一方、反射ミラー９０ａに入射する波長λ３の光のうちＳ偏光は、接着剤９５ａと凹凸部９３ａとの間で屈折率差がない方向に合わせると、反射部９４ａで発散角を変えずに反射する。そして反射ミラー９０ａに入射する波長λ３の光のうちＰ偏光は、接着剤９５ａと凹凸部９３ａとの間で屈折率差が与えられる方向となり、凹レンズ機能を有し、反射部９４ａで反射される光の発散角は入射する光の発散角とは異なる。
【００６４】
図１２（ｂ）に示す反射ミラー９０ｂは、透明基板９２ｂの片面に波長λ１の光および波長λ２の光を反射させ、波長λ３の光を透過させるダイクロイックミラー９１ｂが成膜されている。そして、透明基板９２ｂのうちダイクロイックミラー９１ｂと反対の面に、波長λ３の光のうちＰ偏光を反射し、Ｓ偏光を透過する偏光ビームスプリッタ層９７ｂが成膜される。なお、偏光ビームスプリッタ層９７ｂは、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなる。また、（透明）基板９６ｂ上には凹レンズ機能を有する回折格子である凹凸部９３ｂと凹凸部９３ｂの凹凸面に反射部９４ｂが形成されてなる、反射型の回折格子構造を有している。そして偏光ビームスプリッタ層９７ｂと反射部９４ｂとの間の凹凸の少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤９５ｂで一体化される。接着剤としては、ＵＶ硬化型や熱硬化型の接着剤を使用することができる。
【００６５】
また、図１１（ａ）の第１の反射層８１ａは、ダイクロイックミラー９１ｂに相当するが、透明基板９２ｂを含んでもよい。さらに、図１１（ａ）の第２の反射層８２ａは、偏光ビームスプリッタ層９７ｂ、接着剤９５ｂ、凹凸部９３ｂと反射部９４ｂから構成される部分に相当するが、基板９６ｂを含んでもよい。なお、基板９６ｂは光が入射しないので透明でなくてもよい。また、凹凸部９３ｂは基板９６ｂと同一材料であって、基板９６ｂを加工して形成されるものであってもよい。
【００６６】
この構成により、反射ミラー９０ｂに入射する波長λ１の光および波長λ２の光は偏光状態に関係せずにダイクロイックミラー９１ｂで発散角を変えずに反射する。一方、反射ミラー９０ｂに入射する波長λ３の光のうちＳ偏光は、偏光ビームスプリッタ層９７ｂで発散角を変えずに反射する。そして反射ミラー９０ａに入射する波長λ３の光のうちＰ偏光は、偏光ビームスプリッタ層９７ｂを透過し、凹凸部９３ｂ面に形成された反射部９４ｂで反射される。凹凸部９４ｂは凹レンズ機能を有するので、反射部９４ｂで反射される光の発散角は入射する光の発散角とは異なる。
【００６７】
このように反射ミラーを構成することで、波長λ１、波長λ２および波長λ３の光に対する発散角を適切に調整することができ、各波長の光の球面収差を一定のレベル以下に抑えて各波長の光に対する各光ディスクの情報記録面に良好に集光させることができる。さらに、光ヘッド装置６０のように波長λ２の光と波長λ３の光との間で往路（復路）の光路の長さが異なる場合でも、波長による復路の光の発散角を調整することによって、いずれの波長の光においても１つの光検出器２０ｂで集光性よく光（情報）を検出することができる。
【００６８】
（第３の実施形態）
図１３は、本実施形態にかかる光ヘッド装置１００の概念的な構成を示す模式図である。光ヘッド装置１００は波長λ１の光、波長λ２の光および波長λ３の光を出射する光源１０１と、光源１０１から出射された光を平行光に変換するカップリングレンズ１０２と、カップリングレンズ１０２から出射した往路の光を透過するとともに復路の光を反射する偏光ビームスプリッタ１０３と、偏光ビームスプリッタ１０３を出射した光を対物レンズ１７の光軸方向に反射させる反射ミラー１０５、さらに、偏光ビームスプリッタ１０３を反射した復路の光を集光するカップリングレンズ１０４および光検出器１０６を備える。また、１／４波長板１６、対物レンズ１７および光ディスク１８は、第１の実施形態と同じものである。また、図示しないが、各光源から出射した光のビーム径を制御するための開口制限機能を有する光学素子を備えてもよい。
【００６９】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、本実施形態にかかる反射ミラー１０５の作用を説明するための模式図であり、図１３の光ヘッド装置１００のうち、反射ミラー１０５、対物レンズ１７および光ディスク１８のみを取り上げ、またそれぞれの波長の光の入射および反射の様子も併せて示すものである。なお、ここでは１／４波長板は省略している。また、図１４（ａ）に実線で波長λ１の光１１１の集光の様子を示し、図１４（ｂ）に実線で波長λ２の光１１２、点線で波長λ３の光１１３の集光の様子を示す。なお、図１４（ａ）、図１４（ｂ）の一点鎖線は光軸を示す。
【００７０】
波長λ１の光１１１に対しては、第１の実施形態と同様に（図示しない）平行光が反射ミラー１０５に入射し、対物レンズ１７の光軸の方向へ平行光のまま進行する。一方、波長λ２の光１１２および波長λ３の光１１３も平行光で反射ミラー１０５に入射するが、反射ミラー１０５でいずれも発散角を変えて（発散角＞０）反射して対物レンズ１７に入射する。また、対物レンズ１７は、波長λ１の光１１１が平行光で入射するとき、光ディスク１８の情報記録面１８ａに集光されるように設計されている。波長λ２の光１１２、波長λ３の光１１３は、反射ミラー１０５で発散光（発散角＞０）となって対物レンズ１７に入射してそれぞれ情報記録面１８ｂ、１８ｃに集光されるように発散角を調整している。
【００７１】
本実施形態の光ヘッド装置１００にかかる反射ミラー１０５の具体的構成の一例について図１５（ａ）および図１５（ｂ）を用いて説明する。図１５（ａ）の反射ミラー１２０は、光が入射する順に第１の反射層１２１、第２の反射層１２２、第３の反射層１２３が積層された構成を有する。まず、第１の反射層１２１は、波長λ１の光を反射するとともに波長λ２の光および波長λ３の光を透過する。第２の反射層１２２は、波長λ３の光を透過するとともに波長λ２の光の発散角を変えて反射する。そして、第３の反射層１２３は、波長λ３の光の発散角を変えて反射する。
【００７２】
第１の反射層１２１および第２の反射層１２２は具体的に、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなるダイクロイックミラーを用いることができる。また、第３の反射層１２３としては、球面形状をしたミラー、反射型の回折格子を配した回折素子を用いることができる。
【００７３】
図１５（ａ）の反射ミラー１２０をさらに具体的に示した一例として図１５（ｂ）の反射ミラー１３０の構成について説明する。反射ミラー１３０は、透明基板１３２の片面に波長λ１の光を反射させ、波長λ２の光および波長λ３の光を透過させる第１のダイクロイックミラー１３１が成膜されている。そして、透明基板１３２のもう一方の面には、回折格子となる第１の凹凸部１３３が形成されており、第１の凹凸部１３３の凹凸面に誘電体多層膜からなる第２のダイクロイックミラー１３４が形成される。第２のダイクロイックミラー１３４は、波長λ２の光を反射し波長λ３の光を透過させる機能を有する。（透明）基板１３８の片面には回折格子となる第２の凹凸部１３７が形成されており、第２の凹凸部１３７の凹凸面に光を反射する反射部１３６が形成されている。そして、第１の凹凸部１３３と第２の凹凸部１３７の少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤１３５で接着された構造となっている。なお、波長λ３の光に対し、第１の凹凸部１３３の屈折率と接着剤１３５の屈折率とが等しい材料にするとよい。また、第１の凹凸部１３３と第２の凹凸部１３７の形状は反射する波長λ２の光、波長λ３の光に対してそれぞれ所望の発散角となるよういにピッチや深さを調整すればよい。また、反射部１３６は、凹凸部１３７の凹凸面に形成されているが、接着剤１３５の屈折率と凹凸部１３７の屈折率とが異なる組み合わせとして、反射部１３６に相当する反射機能を基板１３８面に形成してもよい。
【００７４】
また、図１５（ａ）の第１の反射層１２１は、反射ミラー１３０の第１のダイクロイックミラー１３１に相当するが、透明基板１３２を含んでもよい。また、図１５（ａ）の第２の反射層１２２は、反射ミラー１３０の第１の凹凸部１３３と第２のダイクロイックミラー１３４から構成される部分に相当するが、透明基板１３２、接着剤１３５を含んでもよい。さらに、図１５（ａ）の第３の反射層１２３は、反射ミラー１３０の第２の凹凸部１３７と反射部１３６から構成される部分に相当するが、接着剤１３５、基板１３８を含んでもよい。なお、基板１３８には光が入射しないので透明でなくてもよい。また、第２の凹凸部１３７は基板１３８と同一材料であって、基板１３８を加工して形成されるものであってもよい。
【００７５】
この構成により、反射ミラー１３０に入射する波長λ１の光は第１のダイクロイックミラー１３１で発散角を変えずに反射し、波長λ２の光および波長λ３の光は透過する。そして、第１のダイクロイックミラー１３１を透過した波長λ２の光は第１の凹凸部１３３の凹凸面上の第２のダイクロイックミラー１３４で発散角を変えて反射し、波長λ３の光は透過する。さらに、第２のダイクロイックミラー１３４を透過した波長λ３の光は第２の凹凸部１３７の凹凸面上の反射部１３６で発散角を変えて反射する。
【００７６】
このように反射ミラーを構成することで、波長λ１、波長λ２および波長λ３それぞれの光に対する発散角を適切に調整することができ、各波長の光の球面収差を一定のレベル以下に抑えて各波長の光に対する各光ディスクの情報記録面に良好に集光させることができる。さらに、光ヘッド装置１００のように波長λ１、波長λ２および波長λ３の光が平行光であって進行方向に焦点を結ばない無限光学系とすることができるので、いずれの波長の光においても１つの光検出器１０６で集光性よく光（情報）を検出することができ、光ヘッド装置の部品点数を削減することができる。
【００７７】
（第４の実施形態）
図１６は、本実施形態にかかる光ヘッド装置１４０の概念的な構成を示す模式図である。光ヘッド装置１４０は波長λ１の光を出射する光源１４１ａ、波長λ２の光を出射する光源１４１ｂ、波長λ３の光を出射する光源１４１ｃを有し、それぞれの光源に対して出射された光の発散角を調整するカップリングレンズ１４２ａ、１４２ｂおよび１４２ｃが配置されている。さらに、カップリングレンズ１４２ａを出射した波長λ１の光を透過してカップリングレンズ１４２ｂを出射した波長λ２の光を反射するダイクロイックミラー１４３ａと、ダイクロイックミラー１４３ａを出射した波長λ１の光および波長λ２の光を透過してカップリングレンズ１４２ｃを出射した波長λ３の光を反射するダイクロイックミラー１４３ｂを備え、さらに光の波長によって発散角を調整して反射する反射ミラー１４５を備える。また、反射ミラー１４５を除き、ダイクロイックミラー１４３ｂを出射した光が光ディスク１８で反射され光検出器１０６に到達するまでの光路中の部品は第３の実施形態の光ヘッド装置１００のものと同じであり、同じ番号を付して説明の重複を避ける。また、図示しないが、各光源から出射した光のビーム径を制御するための開口制限機能を有する光学素子を備えてもよい。
【００７８】
図１７（ａ）および図１７（ｂ）は、本実施形態にかかる反射ミラー１４５の作用を説明するための模式図である。図１６の光ヘッド装置１４０のうち、反射ミラー１４５、対物レンズ１７および光ディスク１８をのみ取り上げ、またそれぞれの波長の光の入射および反射の様子も併せて示すものである。なお、ここでは１／４波長板は省略している。また、図１７（ａ）は波長λ２の光の集光の様子を示すものであって、実線は往路の光および復路うち光ディスク１８から反射ミラー１４５までの光１４６ａ、点線は復路の光のうち反射ミラー１４５を反射する光１４６ｂを示す。図１７（ｂ）は波長λ３の光の様子を示すものであって、実線は往路の光および復路うち光ディスク１８から反射ミラー１４５までの光１４７ａ、点線は復路の光のうち反射ミラー１４５を反射する光１４７ｂを示す。
【００７９】
波長λ１の光に対しては、第３の実施形態と同様に（図示しない）平行光が反射ミラー１４５に入射し、対物レンズ１７の光軸の方向へ平行光のまま進行する。一方、反射ミラー１４５に入射する波長λ２の往路の光１４６ａの偏光状態は図１７（ａ）において特定の偏光方向を有する発散光（発散角＞０）である。ここでは特定の偏光方向をＳ偏光とし、Ｓ偏光で入射する光は発散角を変えないまま反射し対物レンズ１７の光軸に沿って進行し、対物レンズによって情報記録面１８ｂに集光する。また、波長λ２の光１４６ａの発散角は、波長λ２の光１４６ａに対する対物レンズ１７の球面収差を低減するために図１６のカップリングレンズ１４２ｂによって最適化されている。そして光ディスク１８で反射された光は、図示しない１／４波長板を透過してＰ偏光となって反射ミラー１４５に入射する。反射ミラー１４５にＰ偏光で入射して反射する復路の光１４６ｂは、入射する収束光（発散角＜０）よりも大きい発散角を有する平行光となって進行する。
【００８０】
また、反射ミラー１４５は、図１７（ｂ）に示すように波長λ３の光に対しても、波長λ２の光と同じように往路のＳ偏光に対して発散角を変えずに反射させ、復路のＰ偏光に対して発散角が大きくなって平行光となるよう反射する特性を有する。このように入射する光の偏光状態によって発散角が異なる機能を有する反射ミラー１４５を用いると、復路の波長λ２の光の発散角と波長λ３の光の発散角を調整、とくにいずれに波長の光も平行光にすることができるので、波長λ１の光、波長λ２の光および波長λ３の光いずれも一つの光検出器１０６の位置に合わせて集光することができる。
【００８１】
本実施形態の光ヘッド装置にかかる反射ミラー１４５の具体的構成の一例について図１８（ａ）および図１８（ｂ）を用いて説明する。図１８（ａ）の反射ミラー１５０は、光が入射する順に第１の反射層１５１、第２の反射層１５２、第３の反射層１５３が積層された構成を有する。まず、第１の反射層１５１は、波長λ１の光を反射するとともに、波長λ２の光および波長λ３の光を透過する。第２の反射層１５２は、Ｓ偏光で入射する波長λ２の光に対して発散角を変えずに反射し、Ｐ偏光で入射する波長λ２の光に対して発散角を変えて反射する。さらに、第２の反射層１５２は、Ｓ偏光で入射する波長λ３の光に対して発散角を変えずに反射し、Ｐ偏光で入射する波長λ３の光を透過する。そして、第３の反射層１５３は、（Ｐ偏光で）入射する波長λ３の光の発散角を変えて反射する。
【００８２】
第１の反射層１５１は具体的に、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなるダイクロイックミラーを用いることができる。また、第２の反射層１５２として、少なくとも波長λ２の光と波長λ３の光に対してＳ偏光を反射しＰ偏光を透過させる偏光ビームスプリッタと、波長λ３の光は透過し波長λ２の光に対して回折して発散角を変えて反射する回折格子と誘電体多層膜が積層されてなる構造を用いることができる。第３の反射層１５３として、波長λ３の光に対して回折して発散角を変えて反射する回折格子と光を反射するミラーが積層してなる構造を用いることができる。
【００８３】
図１８（ａ）の反射ミラー１５０をさらに具体的に示した一例として図１８（ｂ）の反射ミラー１６０の構成について説明する。反射ミラー１６０は、透明基板１６２に片面に波長λ１の光を反射させ、波長λ２の光および波長λ３の光を透過させる第１のダイクロイックミラー１６１が成膜されている。そして、透明基板１６２のもう一方の面には、少なくとも波長λ２の光および波長λ３の光においてＳ偏光を反射しＰ偏光を透過させる偏光ビームスプリッタ層１６９が積層される。なお、偏光ビームスプリッタ層１６９は、平行に配された２種類の無機材料を交互に積層した誘電体多層膜からなる。
【００８４】
偏光ビームスプリッタ層１６９上には凹レンズ機能を有する第１の凹凸部１６３が形成され、第１の凹凸部１６３の凹凸面上に波長λ２の光を反射させるとともに波長λ３の光を透過する第２のダイクロイックミラー１６４が形成される。また、（透明）基板１６８上には、凹レンズ機能を有する回折格子である第２の凹凸部１６７と第２の凹凸部１６７の凹凸面に反射部１６６が形成されてなる、反射型の回折格子構造を有している。そして第１の凹凸部１６３と第２の凹凸部１６７との間の凹凸の少なくとも凹部を埋めるように透明な接着剤１６５で一体化される。接着剤としては、ＵＶ硬化型や熱硬化型の接着剤を使用することができる。なお、波長λ３の光に対し、第１の凹凸部１６３の屈折率と接着剤１６５の屈折率とが等しい材料にするとよい。
【００８５】
また、図１８（ａ）の第１の反射層１５１は、反射ミラー１６０の第１のダイクロイックミラー１６１に相当するが、透明基板１６２を含んでもよい。また、図１８（ａ）の第２の反射層１５２は、反射ミラー１６０のビームスプリッタ層１６９と、第１の凹凸部１６３と、第２のダイクロイックミラー１６４から構成される部分に相当するが、透明基板１６２、接着剤１６５を含んでもよい。さらに、図１８（ａ）の第３の反射層１５３は、反射ミラー１６０の第２の凹凸部１６７と反射部１６６から構成される部分に相当するが、接着剤１６５、基板１６８を含んでもよい。なお、基板１６８は光が入射しないので透明でなくてもよい。また、第２の凹凸部１６７は基板１６８と同一材料であって、基板１６８を加工して形成されるものであってもよい。また、反射部１６６は、凹凸部１６７の凹凸面に形成されているが、接着剤１６５の屈折率と凹凸部１６７の屈折率とが異なる組み合わせとして、反射部１６６に相当する反射機能を基板１６８面に形成してもよい。
【００８６】
図１９（ａ）および図１９（ｂ）は、反射ミラー１５０に各波長のそれぞれの偏光状態の光が入射したときの光の反射の様子を示す模式図であり、とくに図１９（ａ）は波長λ１の光と波長λ２の光、図１９（ｂ）は波長λ３の光の反射の様子を示す。波長λ１の光は、図１９（ａ）に示すように、偏光方向に拘わらず第１の反射層１５１（反射ミラー１６０の第１のダイクロイックミラー１６１）で発散角を変えずに反射し、第２の反射層１５２および第３の反射層１５３には到達しない。
【００８７】
波長λ２の光は、図１９（ａ）に示すように、偏光方向に拘わらず第１の反射層１５１を透過し、第２の反射層１５２で反射する。具体的に、波長λ２の光と図１８（ｂ）の反射ミラー１６０の第２の反射層１５２との関係として、（往路の）Ｓ偏光は偏光ビームスプリッタ層１６９で発散角を変えずに反射し、（復路の）Ｐ偏光は偏光ビームスプリッタ層１６９を透過し、第２のダイクロイックミラー１６４で発散角を変えて反射する。波長λ２の光は偏光方向に拘わらず、図１９（ａ）の第２の反射層１５２で反射する様子を示すが、偏光状態によって発散角を変える機能を有する。
【００８８】
波長λ３の光は、図１９（ｂ）に示すように、偏光方向に拘わらず第１の反射層１５１を透過し、Ｓ偏光は第２の反射層１５２で反射し、Ｐ偏光は第２の反射層を透過し第３の反射層で反射する。具体的に、波長λ３の光と図１８（ｂ）の反射ミラー１６０の第２の反射層１５２との関係として、（往路の）Ｓ偏光は偏光ビームスプリッタ層１６９で発散角を変えずに反射し、（復路の）Ｐ偏光は偏光ビームスプリッタ層１６９および第２のダイクロイックミラー１６４を透過する。そして、第３の反射層に到達する波長λ３のＳ偏光は、図１８（ｂ）の反射ミラー１６０の反射部１６６で発散角を変えて反射する。
【００８９】
このように反射ミラーを構成することで、波長λ１、波長λ２および波長λ３の光に対する発散角を適切に調整することができ、各波長の光の球面収差を一定のレベル以下に抑えて各波長の光に対する各光ディスクの情報記録面に良好に集光させることができる。さらに、光ヘッド装置１４０のように波長λ１、波長λ２および波長λ３の光が平行光であって進行方向に焦点を結ばない無限光学系とすることができるので、いずれの波長の光においても１つの光検出器１０６で集光性よく光（情報）を検出することができ、光ヘッド装置の部品点数を削減することができる。
【００９０】
（実施例１）
実施例１として、図５（ａ）に示す、第１の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー５０ａを作製する。図５（ａ）の透明基板５２ａとして厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板を用いる。石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって表１に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、ダイクロイックミラー５１ａとなる光学多層膜を形成する。なお、表１において、層番号が１の層が空気との界面にある層であって、層番号３９が石英ガラス基板との界面にある層である。
【００９１】
【表１】
【００９２】
次に、石英ガラス基板のもう一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部５３ａを作製する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部５４ａとして膜厚約１μｍで金を成膜する。
【００９３】
図２０は、作製した反射ミラー５０ａのダイクロイックミラー５１ａ面に対して入射角４５°で光を入射させるものであって、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、表１の光学多層膜構成のダイクロイックミラー５１ａの透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、図２０において実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、表１の光学多層膜は、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対して、偏光状態に拘わらずほぼ反射させ、７８５ｎｍ波長帯の光に対して偏光状態に関わらずほぼ透過させることができる。
【００９４】
この結果より、反射ミラー５０ａは、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対してダイクロイックミラー５１ａで発散角を変えずに反射し、一方、７８５ｎｍ波長帯の光は反射部５４ａで凹レンズ機能を有する反射部５４ａで発散角を変えて反射するので、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【００９５】
（実施例２）
実施例２として、図５（ｂ）に示す、第１の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー５０ｂを作製する。図５（ｂ）の透明基板５２ｂとして厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板を用いる。石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって表２に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、ダイクロイックミラー５１ｂとなる光学多層膜を形成する。なお、表２において、層番号が１の層が石英ガラス基板との界面にある層であって、層番号３９が後述する透明な接着剤との界面にある層である。
【００９６】
【表２】
【００９７】
次に、もう１つの厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板の一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部５３ｂを作製する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部５４ｂとして膜厚約１μｍで金を成膜する。その後、光学多層膜（ダイクロイックミラー５１ｂ）側とフレネルレンズ側とを対向させ、その間に屈折率が１．５である透明な接着剤５５ｂを介して接着する。
【００９８】
図２１は、作製した反射ミラー５０ｂの透明基板５２ｂ面に対して入射角４５°で光を入射させるものであって、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、ダイクロイックミラー５１ｂの透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。このとき、光が空気（屈折率＝１）から透明基板５２ｂとなる石英ガラス基板（屈折率＝１．５）に入射すると、これらの屈折率差により屈折した光がダイクロイックミラー５１ｂ面に対して入射角が約２９°となって進行する。図２１は、具体的に入射角が２９°であるときの波長λ［ｎｍ］に対する透過率Ｔｒ［％］の特性を示すものである。なお、図２１において実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。
【００９９】
この結果より、ダイクロイックミラー５１ｂを構成する表２の光学多層膜は、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対して、偏光状態に拘わらずほぼ反射させ、７８５ｎｍ波長帯の光に対して偏光状態に拘わらずほぼ透過させることができる。これより、反射ミラー５０ｂは、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対してダイクロイックミラー５１ｂで発散角を変えずに反射し、一方、７８５ｎｍ波長帯の光は凹レンズ機能を有する反射部５４ｂで発散角を変えて反射する。これより、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【０１００】
（実施例３）
実施例３として、図５（ｃ）に示す、第１の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー５０ｃを作製する。透明基板５２ｂの厚さよりも十分に厚い、厚さ約３ｍｍの石英ガラス基板を用い、石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって表３に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、ダイクロイックミラー５１ｃとなる光学多層膜を形成する。なお、表３において、層番号が１の層が石英ガラス基板との界面にある層であって、層番号５９が後述する透明な接着剤との界面にある層である。
【０１０１】
【表３】
【０１０２】
次に、もう１つの厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板の一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部５３ｃを形成する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部５４ｃとして膜厚約１μｍで金を成膜する。その後、光学多層膜（ダイクロイックミラー５１ｃ）側とフレネルレンズ側とを対向させ、その間に屈折率１．５の透明な接着剤５５ｃを介して接着する。
【０１０３】
次に、これら２つの基板を接着後、入射する光の光軸に対して、入出射面５７ａ、５７ｂが垂直になるように切断し、切断後面を研磨する。このとき、石英ガラス基板５２ｃの入出射面５７ａと５７ｂとがなす角度が９０°となるようにする。図２２は、作製した反射ミラー５０ｃのダイクロイックミラー５１ｃ面に対して入射角４５°で光を入射させるものであって、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、ダイクロイックミラー５１ｃの透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、この場合、光が空気（屈折率＝１）から透明基板５２ｃとなる石英ガラス基板（屈折率＝１．５）に入射するが、入出射面５７ａ、５７ｂの法線と光軸とが平行であるので、空気における光の進行方向と石英ガラス基板における光の進行方向とは同じである。
【０１０４】
図２２は、具体的に実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、ダイクロイックミラー５１ｃを構成する表３の光学多層膜は、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対して、偏光状態に拘わらずほぼ反射させ、７８５ｎｍ波長帯の光に対して偏光状態に拘わらずほぼ透過させることができる。
【０１０５】
この結果より、反射ミラー５０ｃは、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光は、ダイクロイックミラー５１ｃで発散角を変えずに反射し、一方、７８５ｎｍ波長帯の光は凹レンズ機能を有する反射部５４ｃで発散角を変えて反射するので、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【０１０６】
（実施例４）
実施例４として図１２（ａ）に示す、第２の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー９０ａを作製する。透明基板９２ａとして厚さ０．５ｍｍの石英ガラス基板を用い、石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって、実施例１に示す表１に相当するＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、ダイクロイックミラー９１ａとなる光学多層膜を形成する。
【０１０７】
次に、もう１つの厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、スパッタ法により反射部９４ａとして膜厚約１μｍで金を成膜する。そして、金の膜上に、図示しないポリイミド膜を形成しラビングによって配向膜を形成する。その後、配向膜を施した図示しない透明基板を配向方向が一致し、配向膜が対向するようにして厚さが一定の厚さ約２．３μｍの空隙ができるように重ね、空隙に液晶を注入し紫外線によって重合硬化させる。そして、図示しない透明基板を除去し、厚さ約２．３μｍの高分子液晶膜を形成する。なお、高分子液晶膜は７８５ｎｍの波長の光に対して、常光屈折率が１．５、異常光屈折率が１．７となる材料を用いる。
【０１０８】
そして、形成した高分子液晶膜をフォトリソグラフィ、エッチング加工により断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部９３ａを形成する。その後、石英ガラス基板のうち光学多層膜（ダイクロイックミラー９１ａ）と反対側の面とフレネルレンズ側とを対向させ、その間に７８５ｎｍ波長帯において屈折率１．５の透明な接着剤９５ａを介して接着させて反射ミラー９０ａを作製する。
【０１０９】
また、フレネルレンズ形状としたブレーズ形状の高さをｄとする。このとき、７８５ｎｍ波長帯の光が常光屈折率となる偏光方向で入射して反射部９４ａで反射される光の光路長と、７８５ｎｍ波長帯の光が異常光屈折率となる偏光方向で入射して反射部９４ａで反射される光の光路長と、の差（＝光路長差）をφとする。さらに、接着剤９５ａ中を進行する光の方向と反射部９４ａ面の法線方向とがなす角度をθ１、高分子液晶からなる凹凸部９３ａ中を進行する光の方向と反射部９４ａ面の法線方向とがなす角度をθ２、とすると、この光路長差φはほぼ、
φ＝２×ｄ（１．７／ｃｏｓθ２−１．５／ｃｏｓθ１）、
で表されるので、φ≒７８５［ｎｍ］となるように設計すると、異常光屈折率となる偏光方向で入射した７８５ｎｍ波長帯の光は反射部９４ａの金膜表面で反射して凹レンズ機能を有する。
【０１１０】
この結果より、反射ミラー９０ａは、４０５ｎｍ波長帯の光および６６０ｎｍ波長帯の光に対してダイクロイックミラー９１ａで発散角を変えずに反射する。一方、７８５ｎｍ波長帯の光のうち、高分子液晶の常光屈折率となる偏光方向の光は発散角を変えずに反射するのに対し、高分子液晶の異常光屈折率となる偏光方向の光は発散角を変えて反射するので、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができ、さらに復路の６６０ｎｍ波長帯の光および７８５ｎｍ波長帯の光に対して共通の光検出器を用いることができる。
【０１１１】
（実施例５）
実施例５として図１２（ｂ）に示す、第２の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー９０ｂを作製する。透明基板９２ｂとして厚さ０．５ｍｍの石英ガラス基板を用い、石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって、実施例１に示す表１に相当するＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、ダイクロイックミラー９１ｂとなる光学多層膜を形成する。
【０１１２】
次に、透明基板９２ｂのうちダイクロイックミラー９１ｂと反対側の面に真空蒸着法によって表４に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、偏光ビームスプリッタ層９７ｂとなる光学多層膜を形成する。なお、表４において、層番号が１の層が石英ガラス基板との界面にある層であって、層番号３９が後述する透明な接着剤との界面にある層である。
【０１１３】
【表４】
【０１１４】
次に、もう１つの厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板の一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部９３ｂを形成する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部９４ｂとして膜厚約１μｍで金を成膜する。その後、光学多層膜（偏光ビームスプリッタ層９７ｂ）側とフレネルレンズ側とを対向させ、その間に屈折率１．５の透明な接着剤９５ｂを介して接着する。
【０１１５】
次に、作製した反射ミラー９０ｂのダイクロイックミラー９１ｂ面に対して入射角４５°で光を入射させる。図２３は、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、偏光ビームスプリッタ層９７ｂの透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、この場合、光がダイクロイックミラー９１ｂを透過し、空気（屈折率＝１）から透明基板９２ｂとなる石英ガラス基板（屈折率＝１．５）に入射すると、偏光ビームスプリッタ層９７ｂへ入射する光の入射角は約２９°であり、図２３は、入射角が約２９°のときの特性を示すものである。
【０１１６】
図２３は、具体的に実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、偏光ビームスプリッタ層９７ｂを構成する表４の光学多層膜は、７８５ｎｍ波長帯の光のうちＳ偏光をほぼ反射させ、Ｐ偏光をほぼ透過させることができる。そして、偏光ビームスプリッタ層９７ｂを透過する７８５ｎｍ波長帯のＰ偏光は、凹レンズ機能を有する反射部９４ｂで発散角を変えて反射する。これより、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【０１１７】
（実施例６）
実施例６として図１５（ｂ）に示す、第３の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー１３０を作製する。透明基板１３２として厚さ０．５ｍｍの石英ガラス基板を用い、石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって表５に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、第１のダイクロイックミラー１３１となる光学多層膜を形成する。なお、表５において、層番号が１の層が空気との界面にある層であって、層番号１９が石英ガラス基板との界面にある層である。
【０１１８】
【表５】
【０１１９】
次に、石英ガラス基板のうち第１のダイクロイックミラー１３１と反対側の面上に、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となるようなフレネルレンズ形状の第１の凹凸部１３３を作製する。そして、第１の凹凸部１３３の凹凸面に、真空蒸着法によって表６に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、第２のダイクロイックミラー１３４となる光学多層膜を形成する。なお、表６において、層番号が１の層が石英ガラス基板との界面にある層であって、層番号１９が後述する透明な接着剤との界面にある層である。
【０１２０】
【表６】
【０１２１】
次に、石英ガラス基板のもう一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となる楕円形状となるようなフレネルレンズ形状の第２の凹凸部１３７を作製する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部１３６として膜厚約１μｍで金を成膜する。
【０１２２】
図２４は、作製した反射ミラー１３０の第１のダイクロイックミラー１３１面に対して入射角４５°で光を入射させるものであって、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、表５の光学多層膜構成のダイクロイックミラー１３１の透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、図２４において実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、表５の光学多層膜は、４０５ｎｍ波長帯の光に対して、偏光状態に拘わらずほぼ反射させ、６６０ｎｍ波長帯の光および７８５ｎｍ波長帯の光に対して偏光状態に拘わらずほぼ透過させることができる。
【０１２３】
図２５は、作製した反射ミラー１３０の第２のダイクロイックミラー１３４面に対して入射角２９°で光を入射させるものであって、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、表６の光学多層膜構成のダイクロイックミラー１３４の透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、図２５において実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、表６の光学多層膜は、６６０ｎｍ波長帯の光に対して、偏光状態に拘わらずほぼ反射させ、７８５ｎｍ波長帯の光に対して偏光状態に拘わらずほぼ透過させることができる。
【０１２４】
この結果より、反射ミラー１３０は、４０５ｎｍ波長帯の光は、第１のダイクロイックミラー１３１で発散角を変えずに反射する。そして、６６０ｎｍ波長帯の光は凹レンズ機能を有する第２のダイクロイックミラー１３４で発散角を変えて反射し、７８５ｎｍ波長来の光は凹レンズ機能を有する反射部１３６で発散角を変えて反射するので、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【０１２５】
（実施例７）
実施例７として図１８（ｂ）に示す、第４の実施形態に係る光ヘッド装置の反射ミラー１６０を作製する。透明基板１６２として厚さ０．５ｍｍの石英ガラス基板を用い、石英ガラス基板を洗浄して乾燥後、真空蒸着法によって実施例６に示す表６に相当するＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、第１のダイクロイックミラー１６１となる光学多層膜を形成する。
【０１２６】
次に、透明基板１６２のうち第１のダイクロイックミラー１６１と反対側の面に真空蒸着法によって表７に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、偏光ビームスプリッタ層１６９となる光学多層膜を形成する。なお、表７において、層番号が１の層が石英ガラス基板との界面にある層であって、層番号６９が後述する透明な接着剤との界面にある層である。
【０１２７】
【表７】
【０１２８】
次に、偏光ビームスプリッタ層１６９の上にスパッタ法によってＳｉＯ２を約１μｍ成膜する。そして、ＳｉＯ２膜面に対してフォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となる楕円形状となるようなフレネルレンズ形状の第１の凹凸部１６３を作製する。そして、第１の凹凸部１６３の凹凸面に表６に、真空蒸着法によって表６に示すようにＴａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜がそれぞれ均一の膜厚となるように交互に積層し、第２のダイクロイックミラー１６４となる光学多層膜を形成する。
【０１２９】
次に、もう１つの厚さ約０．５ｍｍの石英ガラス基板の一方の面に対して、フォトリソグラフィ加工、エッチング加工により、断面が４段のステップ状となる疑似ブレーズ形状を有するとともに、入射する光の光軸に対して非対称となる楕円形状となるようなフレネルレンズ形状の凹凸部１６７を形成する。そして、フレネルレンズ形状を有する面に、スパッタ法により反射部１６６として膜厚約１μｍで金を成膜する。その後、光学多層膜（第２のダイクロイックミラー１６４）側とフレネルレンズ側とを対向させ、その間に屈折率１．５の透明な接着剤１６５を介して接着する。
【０１３０】
次に、作製した反射ミラー１６０の第１のダイクロイックミラー１６１面に対して入射角４５°で光を入射させる。図２６は、入射する光の波長λ［ｎｍ］を変化させたとき、偏光ビームスプリッタ層１６９の透過率Ｔｒ［％］をシミュレーションによって調べたものである。なお、この場合、光が第１ダイクロイックミラー１６１を透過し、空気（屈折率＝１）から透明基板１６２となる石英ガラス基板（屈折率＝１．５）に入射すると、偏光ビームスプリッタ層１６９へ入射する光の入射角は約２９°であり、図２６は、入射角が約２９°のときの特性を示すものである。
【０１３１】
図２６は、具体的に実線は入射する光がＰ偏光のときの透過率、点線はＳ偏光のときの透過率を表す。この結果、偏光ビームスプリッタ層１６９を構成する表７の光学多層膜は、６６０ｎｍ波長帯および７８５ｎｍ波長帯の光のうちＳ偏光をほぼ反射させ、Ｐ偏光をほぼ透過させることができる。そして、偏光ビームスプリッタ層１６９を透過する６６０ｎｍ波長帯および７８５ｎｍ波長帯のＰ偏光は、凹レンズ機能を有する反射部１６６で発散角を変えて反射する。これより、光ヘッド装置の反射ミラーとして用いると、それぞれの波長帯の光が１つの対物レンズを共有してそれぞれの規格の光ディスクの情報記録面上に良好に集光させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
以上説明したように、３つの異なる波長の光を利用する光ヘッド装置において、波長λ１の光に対する反射角を変えずに反射させ、波長λ２の光と波長λ３の光のうち少なくとも一方の光の反射角を変えて反射させる機能を有する反射ミラーを備えることで、規格の異なる３つの光ディスクのそれぞれの情報記録面に対していずれも良好に光を集光できるとともに、複数の波長の光を１つの光検出器で共有することができるので、光ディスクの記録・再生の品質を高めるとともに、部品点数が少なく光ヘッド装置の小型化が実現でき有用である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０、６０、１００、１４０ 光ヘッド装置
１１ａ、１１ｂ、６１ｂ、６１ｃ、１０１、１４１ａ、１４１ｂ、１４１ｃ 光源
１２ａ、１２ｂ、１９ａ、１９ｂ、６１ｂ、６１ｃ、１０２、１０４、１４２ａ、１４２ｂ、１４１ｃ カップリングレンズ
１３ａ、１３ｂ、６３ｂ、６３ｃ、１０３ 偏光ビームスプリッタ
１４、５１ａ、９１ａ、９１ｂ、１３１、１４３ａ、１４３ｂ ダイクロイックミラー
１５、４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、６５、８０ａ、８０ｂ、９０ａ、９０ｂ、１０５、１２０、１３０、１４５、１５０、１６０ 反射ミラー
１６、８７ｂ １／４波長板
１７ 対物レンズ
１８ 光ディスク
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 情報記録面
２０ａ、２０ｂ、１０６ 光検出器
２１ 発散しながら進行する光
３１、１１１ 波長λ１の光
３２、７２、１１２ 波長λ２の光
３３、５９ａ、５９ｂ、７３ａ、７３ｂ、１１３ 波長λ３の光
４１ａ、４１ｂ、８１ａ、８１ｂ、１２１、１５１ 第１の反射層
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、８２ａ、８２ｂ、１２２、１５２ 第２の反射層
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、８３ｂ、９２ａ、９２ｂ、１３２、１６２ 透明基板
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、９３ａ、９３ｂ 凹凸部
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、９４ａ、９４ｂ、１３６ 反射部
５５ｂ、５５ｃ、９５ａ、９５ｂ、１３５、１６５ 接着剤
５６ｂ、５６ｃ、９６ａ、９６ｂ、１３８、１６８ 基板
５７ａ、５７ｂ 光入出射面
５８ 凹凸面
８８ｂ、８９ｂ ミラー層
８４ｂ、９７ｂ、１６９ 偏光ビームスプリッタ層
８５ｂ、８６ｂ 偏光変換反射層
１２３、１５３ 第３の反射層
１３１、１６１ 第１のダイクロイックミラー
１３３、１６３ 第１の凹凸部
１３４、１６４ 第２ダイクロイックミラー
１３７、１６７ 第２の凹凸部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の光源と、
前記光源から出射する波長λ１の光、波長λ２の光および波長λ３の光（λ１＜λ２＜λ３）を反射する反射ミラーと、
前記反射ミラーで反射された前記波長λ１の光、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光の共通の光路中に配される対物レンズと、
光ディスクで反射された前記波長λ１の光、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光を受光する１つ以上の受光素子と、を備えた光ヘッド装置であって、
前記反射ミラーは、入射する前記波長λ１の光に対して発散角を変えずに反射し、入射する前記波長λ２の光および波長λ３の光のうち少なくとも一方の光に対して発散角を変えて反射する光ヘッド装置。
【請求項２】
前記反射ミラーは、光が入射する順に第１の反射層と第２の反射層を有し、
前記第１の反射層は、前記波長λ１の光および前記波長λ２の光をいずれも発散角を変えずに反射させるとともに、前記波長λ３の光を透過させる光学多層膜からなるダイクロイックミラーを有し、
前記第２の反射層は、前記波長λ３の光の発散角が大きくなるように反射させる、断面がフレネルレンズ形状である凹凸部と、前記凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記第１の反射層は、透明基板と前記ダイクロイックミラーからなる請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記透明基板は、光が入射および出射する異なる２つの入出射面を有し、前記ダイクロイックミラー面と２つの前記入出射面とがなす角度が約４５°、２つの前記入出射面がなす角度が約９０°である請求項３に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記第２の反射層は、前記波長λ３の光のうち第１の直線偏光の光に対して発散角を変えずに反射させ、前記第１の直線偏光の光と直交する第２の直線偏光の光に対して発散角を変えて反射する請求項２〜４いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記第２の反射層は、少なくとも波長λ３の光を反射する平坦な反射部と、前記反射部の上に前記凹凸部とを有し、
前記凹凸部は、前記波長λ３の光に対して常光屈折率ｎｏ、異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）となる複屈折性材料からなり、
前記凹凸部の少なくとも凹部にｎｏまたはｎｅに略等しい透明材料が形成される請求項５に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記第２の反射層は、光が入射する順に、少なくとも波長λ３の光のうち前記第１の直線偏光の光を反射し前記第２の直線偏光の光を透過する偏光ビームスプリッタと、前記凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する請求項５に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記反射ミラーは、光が入射する順に第１の反射層と第２の反射層と第３の反射層を有し、
前記第１の反射層は、前記波長λ１の光に対して発散角を変えずに反射させるとともに、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光をいずれも透過させる光学多層膜からなる第１のダイクロイックミラーを有し、
前記第２の反射層は、断面がフレネルレンズ形状である第１の凹凸部と、前記第１の凹凸部の凹凸面に前記波長λ２の波長の光を反射させるとともに、前記波長λ３の光を透過させる光学多層膜からなる第２のダイクロイックミラーを有し、
前記第３の反射層は、断面がフレネルレンズ形状である第２の凹凸部と、前記第１の凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
前記第２の反射層は、前記第１の反射層側に、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光のうち第１の直線偏光を反射し、前記第１の直線偏光と直交する前記第２の直線偏光を透過する偏光ビームスプリッタを備える請求項８に記載の光ヘッド装置。
【請求項１０】
前記波長λ１は波長３８５〜４２０ｎｍの４０５ｎｍ波長帯であり、前記波長λ２は波長６４０〜６７５ｎｍの６６０ｎｍ波長帯であり、さらに前記波長λ３は波長７７０〜８００ｎｍの７８５ｎｍ波長帯である請求項１〜９いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項１】
１つ以上の光源と、
前記光源から出射する波長λ１の光、波長λ２の光および波長λ３の光（λ１＜λ２＜λ３）を反射する反射ミラーと、
前記反射ミラーで反射された前記波長λ１の光、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光の共通の光路中に配される対物レンズと、
光ディスクで反射された前記波長λ１の光、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光を受光する１つ以上の受光素子と、を備えた光ヘッド装置であって、
前記反射ミラーは、入射する前記波長λ１の光に対して発散角を変えずに反射し、入射する前記波長λ２の光および波長λ３の光のうち少なくとも一方の光に対して発散角を変えて反射する光ヘッド装置。
【請求項２】
前記反射ミラーは、光が入射する順に第１の反射層と第２の反射層を有し、
前記第１の反射層は、前記波長λ１の光および前記波長λ２の光をいずれも発散角を変えずに反射させるとともに、前記波長λ３の光を透過させる光学多層膜からなるダイクロイックミラーを有し、
前記第２の反射層は、前記波長λ３の光の発散角が大きくなるように反射させる、断面がフレネルレンズ形状である凹凸部と、前記凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記第１の反射層は、透明基板と前記ダイクロイックミラーからなる請求項２に記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
前記透明基板は、光が入射および出射する異なる２つの入出射面を有し、前記ダイクロイックミラー面と２つの前記入出射面とがなす角度が約４５°、２つの前記入出射面がなす角度が約９０°である請求項３に記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記第２の反射層は、前記波長λ３の光のうち第１の直線偏光の光に対して発散角を変えずに反射させ、前記第１の直線偏光の光と直交する第２の直線偏光の光に対して発散角を変えて反射する請求項２〜４いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記第２の反射層は、少なくとも波長λ３の光を反射する平坦な反射部と、前記反射部の上に前記凹凸部とを有し、
前記凹凸部は、前記波長λ３の光に対して常光屈折率ｎｏ、異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）となる複屈折性材料からなり、
前記凹凸部の少なくとも凹部にｎｏまたはｎｅに略等しい透明材料が形成される請求項５に記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
前記第２の反射層は、光が入射する順に、少なくとも波長λ３の光のうち前記第１の直線偏光の光を反射し前記第２の直線偏光の光を透過する偏光ビームスプリッタと、前記凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する請求項５に記載の光ヘッド装置。
【請求項８】
前記反射ミラーは、光が入射する順に第１の反射層と第２の反射層と第３の反射層を有し、
前記第１の反射層は、前記波長λ１の光に対して発散角を変えずに反射させるとともに、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光をいずれも透過させる光学多層膜からなる第１のダイクロイックミラーを有し、
前記第２の反射層は、断面がフレネルレンズ形状である第１の凹凸部と、前記第１の凹凸部の凹凸面に前記波長λ２の波長の光を反射させるとともに、前記波長λ３の光を透過させる光学多層膜からなる第２のダイクロイックミラーを有し、
前記第３の反射層は、断面がフレネルレンズ形状である第２の凹凸部と、前記第１の凹凸部の凹凸面に少なくとも前記波長λ３の光を反射する反射部を有する請求項１に記載の光ヘッド装置。
【請求項９】
前記第２の反射層は、前記第１の反射層側に、前記波長λ２の光および前記波長λ３の光のうち第１の直線偏光を反射し、前記第１の直線偏光と直交する前記第２の直線偏光を透過する偏光ビームスプリッタを備える請求項８に記載の光ヘッド装置。
【請求項１０】
前記波長λ１は波長３８５〜４２０ｎｍの４０５ｎｍ波長帯であり、前記波長λ２は波長６４０〜６７５ｎｍの６６０ｎｍ波長帯であり、さらに前記波長λ３は波長７７０〜８００ｎｍの７８５ｎｍ波長帯である請求項１〜９いずれか１項に記載の光ヘッド装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１０−２０５３６２（Ｐ２０１０−２０５３６２Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２２４０（Ｐ２００９−５２２４０）
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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